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Partout où circulent des courants électriques élevés, des fusibles sont utilisés. Ils protègent les câbles et les appareils contre la surchauffe ou les courts-circuits et préviennent les accidents électriques en coupant automatiquement le courant en cas de surcharge. Dans notre guide, nous vous présentons les principaux types et modèles.
Les fusibles électriques peuvent être classés en trois groupes en fonction de leur mode de coupure :
- les fusibles à fil thermofusible,
- les fusibles à interrupteur électromagnétique ou à lame bimétallique
- et les fusibles à composant ou à circuit électronique.
L'alimentation électrique est toujours coupée lorsque l'énergie fournie à une charge dépasse l'intensité définie pour le fusible ou en cas de court-circuit ou de défaut à la terre.
Une autre caractéristique distinctive est la cause de l'interruption. Il existe des dispositifs de protection contre les surintensités et contre les courants de défaut. Un disjoncteur de protection contre les surintensités typique est le disjoncteur de protection de ligne, ou disjoncteur LS. Il est utilisé dans les réseaux basse tension et protège les câbles contre les dommages causés par des courants trop élevés et l'échauffement important qui en résulte. Les disjoncteurs différentiels ou disjoncteurs de protection FI réagissent quant à eux à un flux de courant défectueux vers la terre. Cela se produit par exemple lorsque le conducteur extérieur d'un câble entre en contact avec un boîtier métallique et que celui-ci est touché. Les disjoncteurs FI servent ainsi à protéger contre les chocs électriques potentiellement mortels.
Le type le plus simple de dispositif de protection contre les surintensités est constitué d'un fil résistif composé de certains métaux, par exemple le zinc, l'argent et l'aluminium. Lorsque le courant traverse cet élément, il se produit une légère chute de tension qui est dissipée sous forme de chaleur. À des intensités normales, l'augmentation de température n'est pas suffisante pour faire fondre le fil. Cependant, lorsque la consommation électrique dépasse le courant nominal, le fil fond et le circuit électrique est interrompu.
Le courant nominal et donc le temps de fusion dépendent de l'épaisseur et de la longueur de l'élément résistif. Les fusibles ultra-rapides sont en général utilisés dans les circuits sensibles pour les protéger contre les courts-circuits, car ils réagissent presque instantanément. Ils sont également appelés fusibles très rapides, super rapides et ultra rapides, tandis que les types rapides sont plus polyvalents. Les fusibles lents contiennent même un mécanisme de retardement. Celui-ci permet aux courtes surtensions de faible puissance de passer dans le circuit sans que le fusible ne fonde. Ils sont également appelés fusibles temporisés.
La gamme de fusibles classiques est extrêmement vaste. Il existe ainsi des fusibles fins spécialement conçus pour la protection des appareils, avec des courants nominaux allant jusqu'à 175 ampères et des tensions nominales allant jusqu'à 3000 volts. Les fusibles d'auto protègent le réseau de bord des voitures et des camions sous forme de fusibles torpilles ou de fusibles plats.
Les fusibles à vis jouent un rôle particulier. Ils se composent d'un support pour les cartouches fusibles adaptées, souvent sous forme de cartouche. Ils sont disponibles dans les variantes D et D0 pour une tension alternative maximale de 750 ou 400 volts. Auparavant, le système D était communément appelé Diazed et le système D0 Neozed. Les fusibles à vis se trouvent dans presque tous les coffrets de distribution et sont souvent des composants importants dans les armoires électriques industrielles.
Le fusible NH est un fusible thermique que pratiquement personne n'a vu après l'installation électrique d'origine. NH signifie « basse tension haute puissance » ; le fusible NH protège les réseaux électriques jusqu'à 1 000 volts et 800 ampères. Son domaine d'application principal est la protection sélective des personnes, des installations et des appareils. Par rapport aux disjoncteurs classiques, ce système de protection permet de maîtriser des courants de court-circuit plus élevés tout en limitant le courant.
Alors que les fusibles doivent être remplacés après la coupure du circuit électrique, les disjoncteurs peuvent en théorie être utilisés indéfiniment, il suffit pour cela de les réenclencher. Les deux types de disjoncteurs les plus connus sont le disjoncteur différentiel et le disjoncteur de protection. Ils sont souvent logés dans un boîtier commun et sont appelés disjoncteurs différentiels/de protection.
Les disjoncteurs différentiels sont des disjoncteurs de protection contre les courants de fuite. Ils coupent la tension en cas de courants mal acheminés vers la terre et préviennent ainsi les accidents électriques dans les réseaux basse tension. Ils fonctionnent en mesurant les champs magnétiques du courant entrant et sortant. En l'absence de courant de fuite, les deux champs magnétiques s'annulent et le courant peut circuler librement. En cas de court-circuit à la terre, cependant, il n'y a plus de courant sortant et le disjoncteur différentiel réagit en coupant immédiatement le circuit électrique.
Les disjoncteurs LS sont quant à eux des disjoncteurs qui empêchent une surchauffe excessive du câble due à des courants élevés et font donc partie des fusibles thermiques. Pour se déclencher, ils utilisent généralement des lames bimétalliques qui se courbent en cas de surcharge et sont conçues comme des contacts. Ils sont en outre équipés d'un relais électromagnétique qui réagit aux courts-circuits.
Les fusibles électroniques servent de point faible intentionnel dans un circuit électronique ou dans des appareils électriques. Ils ont généralement une tension nominale de 300 volts ou moins et sont destinés à protéger les circuits électriques dans les appareils électroniques grand public, les ordinateurs, les instruments, les alimentations électriques et les appareils de télécommunication. On les trouve également comme fusibles thermiques dans de nombreux appareils ménagers.
La plupart de ces fusibles sont à réarmement automatique. Ils contiennent pour cela des particules de noir de carbone conductrices intégrées dans des polymères organiques. Lorsqu'un courant élevé circule, la chaleur produite dilate le polymère organique, les particules de noir de carbone s'éloignent les unes des autres et la résistance augmente jusqu'à ce que le courant cesse de circuler. Lorsque la température baisse, le polymère se contracte et la conductivité revient à la normale. Ce type de dispositif de protection est également appelé PTC, ce qui signifie « coefficient de température positif », car la résistance augmente avec la température.
Les fusibles PTC sont omniprésents dans les blocs d'alimentation des ordinateurs et les chargeurs de téléphones portables. Ils sont particulièrement pratiques dans ces appareils, car ils sont difficiles à remplacer. Pour la même raison, ils sont également utilisés dans les appareils aérospatiaux.
Leurs équivalents sont les NTC, c'est-à-dire des composants à coefficient de température négatif. Ils sont connectés en parallèle à l'alimentation électrique. Lorsque la tension d'alimentation augmente, les fusibles NTC réduisent la résistance en raison du flux de courant plus élevé et absorbent les pics de tension sous forme de chaleur.
Les varistances à oxyde métallique, ou MOV, constituent un autre type de composants électroniques de protection contre les surcharges. Il s'agit de composants semi-conducteurs qui absorbent les pics de tension dans les deux sens. Dans des conditions de fonctionnement normales, la résistance des MOV est élevée et elles ne consomment que très peu de courant. Cependant, en cas de surtension, elles absorbent davantage de courant, le dissipent sous forme de chaleur et réduisent ainsi la tension.
Les MOV ne conviennent toutefois qu'aux surtensions de courte durée et doivent être connectés en série avec un interrupteur thermique qui coupe l'alimentation électrique en cas de consommation électrique élevée prolongée.