Composants et protection des circuits électriques

Génératrices et batteries

Les génératrices et les batteries sont les éléments qui permettent de produire ou d'accumuler l'énergie électrique afin qu'elle puisse être transmise à un circuit. Ces éléments créent une différence de potentiel entre leurs extrémités pour fournir un courant électrique s'il y a un moyen de propagation. Les groupes électrogènes transforment d'autres types d'énergie en énergie électrique : dynamos et alternateurs. Les batteries sont chargées d'électricité et la stockent pour la restituer à un autre système : pile, pile à combustible ou condensateur.

Symboles

• Générateur de courant continu
• Génératrice à courant alternatif

Récepteurs

Les récepteurs sont des objets qui sont alimentés par l'électricité fournie et la transforment en un autre type d'énergie : chaleur, mécanique, lumière, etc. Moteurs, éclairage, chauffage, timbres, etc.

Symboles

• Moteur
• Lampe
• Résistance
• Timbre

Conducteurs

Les conducteurs sont des éléments qui facilitent la circulation des sondages actuels, qui sont utilisés pour communiquer avec les générateurs de récepteurs. En fonction de la résistance ou de la résistivité des matériaux, on peut distinguer entre les conducteurs, les isolateurs, les supraconducteurs et les semi-conducteurs.

Symbole

• Conducteur

Éléments de contrôle

Ces éléments permettent le fonctionnement du circuit de commande grâce à un flux de contrôle de l'électricité par différents récepteurs :

• Boutons
• Interrupteur
• Commutateur

Éléments de protection

Les éléments de protection sont insérés dans un circuit électrique pour protéger les personnes et les installations contre les surintensités et les contacts indirects :

• Fusible
• Protection thermique
• Protection de circuit magnétique
• Disjoncteur
• Disjoncteur de courant

Avantages et inconvénients du courant continu et alternatif

Courant alternatif

Avantages

• Permet de varier la tension facilement, sans grande perte et de manière économique grâce aux transformateurs.
• Peut être transporté à des tensions importantes et de faibles courants, ce qui réduit les pertes par effet Joule.
• Les moteurs qui utilisent ce type d'alimentation sont moins chers et plus durables.
• Peut être converti en courant continu facilement à travers les rectificateurs.

Inconvénients

• Ne peut pas être stocké.

Courant continu

Avantages

• Peut être stocké : batteries, condensateurs, etc.

Inconvénients

• Difficile de faire varier la tension, ce qui implique des pertes de transport plus importantes.
• La conversion en courant alternatif est coûteuse et peu susceptible d'obtenir des ondes sinusoïdales.

Le courant alternatif est le plus largement utilisé, tant en termes de types que de quantité. Le courant continu n'est utilisé que pour les applications nécessitant une grande mobilité du récepteur et pour les appareils portables de faible puissance.

Éléments de protection en courant alternatif et continu

Comme leur nom l'indique, ce sont des éléments qui protègent les circuits contre les surintensités et les contacts indirects.

• Surintensité : intensité du courant électrique supérieure au maximum établi, pouvant causer une détérioration du circuit.
• Contact indirect : courant qui s'éloigne du circuit électrique et qui peut atteindre des personnes ou des installations, provoquant un accident.

Il existe deux types de surcharge :

• Court-circuit : connexion directe de deux points de potentiel différent avec un élément conducteur. Dans ce cas, l'intensité tend à être infinie (très élevée instantanément), ce qui est dangereux pour le circuit (arc électrique et dommages importants).
• Surintensité : courant supérieur au maximum autorisé, qui peut endommager l'installation.

Les éléments de protection sont toujours placés au début du circuit. Pour protéger les installations contre ces dangers, on utilise les instruments suivants :

• Fusible : Composé de deux plaques conductrices aux extrémités unies par un fil calibré. Basé sur l'effet Joule, le fil calibré fond lorsque le courant dépasse les niveaux stipulés, coupant ainsi la continuité du circuit. Protège contre les surintensités et les courts-circuits. Largement utilisé en courant alternatif. Doit être remplacé après avoir fondu.
• Interrupteur automatique thermique : Équipé d'un élément bimétallique, similaire à celui de certains thermostats. Le courant le traverse en série, et s'il chauffe trop, il agit comme un interrupteur qui s'ouvre automatiquement. Pour réinitialiser l'interrupteur, il faut attendre que le bilame refroidisse. Non destructif. Souvent utilisé en courant alternatif pour couper les deux phases en même temps. Protège contre les surintensités selon une caractéristique intensité-temps.
• Disjoncteur magnétique : Élément pourvu d'une bobine qui, en cas de surintensité, déclenche une attraction magnétique. Réarmement manuel généralement nécessaire. Non destructif. Souvent utilisé en courant alternatif pour couper les deux phases en même temps. Protège contre les surintensités importantes (court-circuit) de manière instantanée.
• Disjoncteur magnétothermique : Combine les protections thermique et magnétique. Son fonctionnement est la somme des deux précédents. Non destructif. Souvent utilisé en courant alternatif. Protège contre tous les types de surintensité. Généralement réarmé manuellement. C'est le type de disjoncteur que l'on trouve dans les maisons, avec deux fonctions : protection contre les surintensités et limitation de la puissance maximale utilisable.
• Disjoncteur différentiel : Comporte deux inducteurs équilibrés, chacun relié à une phase. Si la différence entre les courants traversant chaque bobine est supérieure à une valeur de sécurité, l'interrupteur se déclenche. Cette différence indique un courant dérivé ou de fuite. Protège contre les contacts indirects. Non destructeur. Utilisé en courant alternatif. Réarmé manuellement. C'est un autre type d'interrupteur que l'on trouve dans les maisons, avec un bouton de test pour vérifier son bon fonctionnement.