Comprendre les fusibles : types, valeurs nominales et installation sécuritaire

Bien que la valeur nominale d'ampacité d'un conducteur soit généralement une limite de conception qui ne doit jamais être dépassée, les fusibles font exception. Dans ces dispositifs, la conception même vise à dépasser le courant nominal pour ensuite interrompre le circuit en toute sécurité.

Qu'est-ce qu'un fusible ?

Un fusible est un dispositif de sécurité électrique contenant une bande conductrice conçue pour fondre et s'ouvrir lorsque le courant dépasse sa valeur nominale. Comme un fusible est câblé en série avec l'équipement qu'il protège, dès qu'il saute, le circuit entier s'ouvre et le courant cesse de circuler vers les composants protégés. Dans un circuit parallèle, un fusible sur une branche n'affecte pas les autres branches.

Pour prévenir l'arc électrique dangereux lors de la fusion de l'élément, la bande est normalement enfermée dans une gaine protectrice. Dans les fusibles automobiles, la gaine est transparente pour permettre une inspection visuelle. Le câblage résidentiel utilisait souvent des fusibles à visser en verre avec un noyau en feuille métallique fine. La photographie suivante montre les deux types :

Les fusibles à cartouche sont courants dans l'automobile et l'industrie quand une gaine non-verre est requise. Comme les fusibles sont conçus pour s'ouvrir en cas de défaut, ils sont normalement installés dans un porte-fusible plutôt que soudés ou boulonnés directement aux conducteurs. L'image suivante montre des fusibles à cartouche en verre dans un porte-fusibles multiple :

Des clips à ressort retiennent le fusible, tandis que la base du porte-fusible est un bon isolant électrique. Un autre type de porte-fusible est souvent utilisé dans les tableaux de commande où tous les points de contact sont cachés derrière un boîtier isolant :

Le cheval de bataille moderne pour la protection contre les surintensités à fort courant est le disjoncteur.

Qu'est-ce qu'un disjoncteur ?

Les disjoncteurs sont des interrupteurs qui s'ouvrent automatiquement lorsqu'une surintensité est détectée. Les disjoncteurs résidentiels et industriels légers sont à fonctionnement thermique : une lame bimétallique se courbe en chauffant, déclenchant le disjoncteur une fois qu'elle s'est assez déplacée. Les disjoncteurs plus gros utilisent des forces magnétiques ou des relais de protection externes pour initier le déclenchement.

Contrairement aux fusibles, les disjoncteurs ne se détruisent pas ; ils s'ouvrent simplement et peuvent être réarmés en actionnant un levier. Pour cette raison, ils sont plus couramment câblés de façon permanente dans les circuits. L'image suivante montre un petit disjoncteur résidentiel :

Certains véhicules utilisent des liens fusibles peu coûteux pour les circuits de charge de batterie. Ce sont de simples fils isolés au caoutchouc qui fondent sous surintensité. De tels dispositifs ne sont pas utilisés dans les systèmes électriques industriels ou résidentiels en raison des tensions et courants plus élevés impliqués.

Le symbole schématique d'un fusible est une courbe en S :

Valeurs nominales des fusibles

Les fusibles sont principalement cotés en ampères. La conception assure que le fil du fusible lui-même ajoute une résistance négligeable, ce qui est obtenu en gardant le fil aussi court que pratique. Le courant à laquelle un fusible fond est déterminé par le matériau et le calibre, non par sa longueur.

Cependant, après qu'un fusible a sauté, les deux extrémités du fil fondu sont séparées par un espace d'air. Si l'espace est trop petit sur un circuit haute tension, une étincelle pourrait franchir l'espace et rétablir le circuit. Par conséquent, les fusibles portent aussi une tension nominale indiquant la tension maximale que l'espace peut supporter en toute sécurité.

Certains gros fusibles industriels comportent des éléments de fil remplaçables pour réduire les coûts. La cartouche est opaque et réutilisable, protégeant l'élément de l'environnement.

Il y a plus de nuances dans la valeur nominale de courant d'un fusible. Un fusible de 30 A ne sautera pas nécessairement instantanément si 35 A circulent ; il peut fonctionner en mode rapide ou lent selon sa conception. Les fusibles à action lente sont essentiels pour les applications avec de forts courants d'appel, comme les moteurs électriques, où une pointe brève jusqu'à dix fois le courant de fonctionnement est normale au démarrage.

Inversement, les fusibles pour semi-conducteurs s'ouvrent extrêmement vite pour protéger les composants électroniques délicats des surintensités transitoires.

Lors de l'installation d'un fusible, placez-le sur le côté « phase » (non mis à la terre) d'un système mis à la terre. Cela assure que la charge est complètement dé-énergisée quand le fusible s'ouvre. Les deux schémas suivants illustrent la différence :

Les deux circuits interrompent la charge, mais la première conception élimine le risque de tension dangereuse côté neutre. Le même principe de placement s'applique aux disjoncteurs.

Les dispositifs de protection contre les surintensités ne sont pas conçus pour protéger contre les chocs électriques ; ils sont conçus pour prévenir la surchauffe des conducteurs et les risques d'incendie qui en résultent. Les dispositifs de détection de fuite de courant sont la solution appropriée pour détecter les contacts personne-conducteur.

RÉCAPITULATIF :

• Un fusible est un conducteur fin qui fond pour couper un circuit quand le courant dépasse sa valeur nominale.
• Un disjoncteur est un interrupteur qui s'ouvre automatiquement en cas de surintensité, utilisant des mécanismes de déclenchement thermique, magnétique ou par relais.
• Les fusibles sont cotés par courant maximal et par la tension que l'espace peut supporter sans danger après ouverture.
• Des fusibles à action rapide, lente et moyenne sont disponibles pour la même valeur nominale, permettant aux ingénieurs d'adapter le comportement du fusible à l'application.
• Installer un fusible sur le conducteur non mis à la terre dans un système mis à la terre maintient la charge en sécurité après l'ouverture du fusible.

FICHES ASSOCIÉES :

• Fiche : Protection contre les surintensités