Physique: Électricité
Surtensions et court-circuits
Fusibles et disjoncteurs
1. Tension nominale et intensité nominale
L'intensité nominale et la tension nominale d'un recepteur correspondent à la tension et à l'intensité que doit recevoir ce recepteur pour fonctionner dans des conditions normales.
1.1. Tension et intensité nominales d'une lampe
Une lampe porte sur son culot deux inscriptions: Une tension et une intensité.
Il s'agit de la tension nominale et de l'intensité nominale de cette lampe.
Le fonctionnement de cette lampe dépend donc de la tension qu'elle
reçoit par rapport à sa tension nominale:
• Si elle reçoit une tension nettement inférieure à sa tension nominale, elle est en
sous-tension. Son éclat est faible et l'intensité du courant est nettement inférieure à l'intensité nominale.
• Si elle reçoit une tension nettement supérieure à sa tension nominale,
elle est en surtension. Son éclat est fort. L'intensité du courant
qui la traverse est nettement supérieure à l'intensité nominale.
la lampe risque de rapidement de griller.
• Si elle reçoit une tension proche de sa tension nominale, la lampe est
adaptée au générateur. Son éclat est normal, et l'intensité du courant
qui la traverse est proche de l'intensité nominale.
On note bien que :
. Si l'une des grandeurs (tension ou intensité) est égale à sa valeur nominale alors l'autre grandeur l'est aussi.
. Si l'intensité ou la tension est nominale, la puissance l'est aussi.
D'une manière générale si l'une des grandeurs électriques reçue par un dipôle coïncide avec sa valeur nominale alors les deux autres aussi.
Voici les valeurs des puissances nominales de quelques
appareils domestiques:
Veille d’une télévision 1 W
Lampe basse consommation 30 W
Lampe à incandescence 90 W
Téléviseur 150 W
Réfrigérateur 200 W
Fer à repasser 800 W
Chauffage électrique 1500 W
Lave linge 2200 W
Lave vaisselle 2500 W
Four électrique 3k W
Les tensions efficaces courantes en Europe sont : 220 - 240 V / 50 Hz.
En Amérique du nord, elles valent 110 - 127 V /60 Hz.
La tension électrique sur les lignes téléphoniques de Bell est de 48 V (DC).
1.2. Règle: Tension et intensité nominales d'un
recepteur
Toujours adapter la tension du récepteur à celle du générateur.
Pour brancher un récepteur sur un générateur, la tension nominale du générateur
doit être égale ou voisine à celle du récepteur.
Dans ce cas, le générateur et le récepteur sont adaptés en tension. Le recepteur
fonctionne normalement.
Si la tension du générateur est nettement supérieure à celle du récepteur, ce dernier est en
surtension et risque d’être abîmé (le filament de la lampe risque de fondre, le moteur risque
de tourner trop vite et d'être détérioré, la DEL risque de griller, etc.)
Si la tension du générateur est nettement inférieure à celle du récepteur, ce dernier est en
sous-tension et fonctionne mal (la lampe brille faiblement, le moteur tourne lentement ou pas
du tout, etc.)
2. Surtension et court-circuit
2.1. Surtension
2.1.1. Résistances en série: Sous-tension
Voici un circuit électrique, de 30 résistances de 240 Ω
chacune, branchées en série, alimenté sous une tension de 120 V.
L'intensité du courent qui traverse ce circuit est égale à 120/30 x 240 =
0.17 A. Ce circuit est sous-tension.
Un circuit électrique contenant un très grand nombre de résistances
en série est alors équivalent à un circuit d'une très grande
résistance et donc un couant électrique nul. Un tel
circuit est appelé circuit ouvet .
2.1.2. Résistances en parallèles: Surtension
Voici un circuit électrique, de 30 résistances de puissance 60 W
chacune, branchées en dérivation, alimenté sous une tension de 120 V.
Nous avons:
U = 120 V
P = 60 W
I = P/U = 60/120 = 0.5 A
R = U/I = 120/0.5 = 240 Ω
1/Req = 1/240 + 1/240 + ... + 1/240 = 30/240 = 1/8
Req = 8 Ω
Une résistance de 12 Ω sous une tension de 120 V est en
surtension qui correspond à une surintensité
de 120/8 = 15 A
Un circuit électrique contenant un très grand nombre de résistances
en dérivation est alors équivalent à un circuit d'une
résistance négligeable.
En présence de nombreux appareils, on peut brancher des multiprises
sur une même prise. Mais le fait de brancher trop d’appareils sur une
même prise peut donc provoquer une surintensité.
2.2. Court-circuit
le fait de brancher trop d’appareils sur une même prise engendre une
surtensition. Un tel circuit est équivalent à un circuit sans résistance.
Ce type de circuit est appelé court-circuit.
Pour protéger un tel montage contre les surintensités, lorsque trop d'appareils
sont branchés sur une multiprise, on utilisons des fusibles et des
disjoncteurs.
Une prise de courant est reliée à un fusible. Si l'intensité du courant est trop forte,
le fusible fond, et par conséquent ouvre le circuit. Chaque fusible
porte une indication qui correspond à la valeur maximale de l'intensité
qui peut le traverser sans le faire fondre.
Un disjoncteur joue le même rôle qu'un fusible. Un disjoncteur se déclanche,
tandis qu'un fusible brûle et se remplace.
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