Comprendre les Fusibles : Guide Complet pour Protéger Vos Circuits

Chaque application électronique a besoin d'un circuit. Mais les circuits sont fragiles et s'endommagent en cas de courant excessif ou de défauts électriques.

Si vous cherchez un moyen de protéger vos circuits, vous êtes au bon endroit.

Diverses causes peuvent provoquer un débordement de courant : mauvaises connexions, câblage incorrect, erreur humaine. On ne peut pas prévoir quand cela arrivera. Mieux vaut s'y préparer.

Heureusement, tout ce qu'il faut, c'est un fusible.

Cet article vous montre tout sur les fusibles : leurs applications, comment en choisir un.

Prêt ? Plongeons !

Qu'est-ce qu'un Fusible ?

La sécurité des circuits est la spécialité du fusible. C'est un dispositif de sécurité électrique. Il possède une bande conductrice qui fond et se sépare en cas de courant excessif. Il faut toujours connecter un fusible en série avec les composants électriques à protéger.

Quand le fusible s'ouvre (fond), il arrête le flux de courant à travers les composants en ouvrant tout le circuit. Cependant, connecter le fusible sur une seule branche d'un circuit parallèle n'affecte pas le courant dans les autres branches.

Les fabricants placent les fils de fusible dans une gaine de sécurité pour minimiser les risques de combustion violente. Cela crée un arc électrique (electric arc blast), généralement lors de surintensités sévères.

Les fusibles existent en diverses tailles et formes. Chaque fusible est conçu pour protéger des appareils aux paramètres électriques spécifiques : courant de fonctionnement, vitesse, temps, tension de fonctionnement, fusion de l'élément fusible.

Comment les Fusibles Fonctionnent-ils Vraiment ?

Le travail principal du fusible : rompre le circuit en cas de courant excessif, protégeant les composants.

Mais comment protège-t-il le circuit ?

Le type le plus basique équipe un élément résistif choisi pour son point de fusion. Quand le courant traverse l'élément, il crée une faible chute de tension (insuffisante pour affecter le circuit en aval). Ce processus dissipe de la puissance en chaleur, augmentant la température de l'élément résistif.

Si la tension est normale, l'élévation de température ne fond pas le filament. Mais si le courant dépasse le courant nominal du fusible, l'élément résistif fond et interrompt le circuit. L'effet thermique est toujours causé par le courant électrique. La longueur et l'épaisseur de l'élément déterminent la tension nominale.

On peut fabriquer les éléments fusibles en cuivre, aluminium, argent, zinc ou leurs alliages pour des courants de coupure prévisibles. L'élément choisi ne doit pas corroder ni s'oxyder dans le temps.

Caractéristiques des Fusibles

Le fusible est le premier dispositif de protection en électronique. Bien que moins flexible qu'un disjoncteur, il est fiable pour les dispositifs haute performance. Les fusibles restent fondamentaux dans la plupart des applications. Voici les caractéristiques à vérifier avant d'acheter ou concevoir votre fusible :

Type de Fusible

On identifie les fusibles par deux lettres selon l'application (détails plus bas). Pour basse tension : fusibles gG et aM.

La cartouche gG est pour usage général. Protège les circuits des surcharges faibles/fortes et courts-circuits. Marquages noirs.

La cartouche aM protège les moteurs électriques des courts-circuits et surcharges fortes. Calculée pour résister à des surcharges temporaires spécifiques. Marquages verts.

Courants Conventionnels

Deux courants conventionnels : de fusion et de non-fusion.

Courant conventionnel de fusion (If) : valeur de courant qui fait fondre la cartouche avant la fin du temps conventionnel.

Courant conventionnel de non-fusion (Inf) : valeur de courant que le fusible supporte sans fondre.

(Tableau des valeurs à insérer)

Sélectivité

Les courants traversent plusieurs dispositifs de protection en série. On peut calculer et répartir ces dispositifs selon les circuits à protéger. La sélectivité se produit quand seul le dispositif de protection du circuit défectueux fonctionne.

Courants et Tensions Nominaux

Le courant nominal est le courant traversant le fusible sans le déclencher. C'est la tension utilisable pour faire fonctionner le fusible. En d'autres termes, le courant continu autorisé à travers un fusible. Les deux lettres sur votre fusible déterminent son application.

(Tableau courants/tensions nominaux à insérer)

Zone de Fonctionnement

La zone de fonctionnement détermine le temps de fonctionnement du fusible avec le courant le traversant. Il faut connaître les caractéristiques de fonctionnement pour calculer la discrimination des différents dispositifs de protection.

Pouvoir de Coupure (Breaking Capacity)

Votre pouvoir de coupure doit être au moins égal au courant de court-circuit. Plus il est élevé, plus le fusible est fort. Les fusibles à haut pouvoir de coupure peuvent limiter des courts-circuits jusqu'à 100 000 A RMS.

Différents Types de Fusibles

Liste des types :

1. Fusibles CC (DC)
2. Fusibles CA (AC)
3. Fusibles cartouche
4. Fusibles haute tension
5. Fusibles thermiques
6. Fusibles automobiles, à lames, ou à boulons
7. Fusibles cartouche type D ou fusibles type D
8. Fusibles réarmables (rewireable)
9. Fusibles réinitialisables (resettable / polyfuse)
10. Fusibles HRC (haute capacité de rupture) ou fusibles à cartouche type lien
11. Fusibles basse tension
12. Fusibles à expulsion (drop out)
13. Fusibles à percussion (striker)
14. Fusibles-interrupteurs (switch fuse)
15. Fusibles à retardement (time-delay)

Symbole d'un Fusible

Symboles standards IEEE/ANSI :

(Symboles IEEE, ANSI, IEC à insérer)

Catégories Principales de Fusibles

Deux catégories principales : fusibles CC et fusibles CA. Différents types sous chaque catégorie.

Fusible CC

Différent du fusible CA par sa taille : plus grand à cause des valeurs constantes des circuits CC. Quand le courant dépasse la limite max, le fil fusible métallique fond et déconnecte le reste du circuit de l'alimentation.

Fusibles Cartouche

Type courant dans la plupart des circuits. Élément fusible dans une enveloppe de verre (terminée par des capuchons métalliques). Vu que c'est un tube de verre, on voit quand le fusible fond et le fil métallique.

Fusibles Réinitialisables / Polyfuse

Capacités d'autoréinitialisation. Particules de carbone noir (élément conducteur) dans polymères organiques. Quand le circuit génère de la chaleur, le polymère organique s'élargit et écarte les particules de carbone → conductivité réduite jusqu'à cessation du flux de tension.

Suppression de Surtension

Les fusibles ne sauvent pas toujours des pics de tension. Mais on peut associer un fusible à un dispositif de protection contre les surtensions pour protéger des pics de courant et tension max.

Exemples : varistances à oxyde métallique (MOV) et coefficients de température négatifs (NTC).

Fusibles Automobiles

Protègent les systèmes électroniques automobiles jusqu'à 32 V et 42 V. Forme à lame avec codes couleurs indiquant le courant nominal.

Fusibles Semi-conducteurs

La puissance qu'un semi-conducteur peut dissiper augmente avec le courant. Donc les semi-conducteurs conviennent aux fusibles ultra-rapides. Ils protègent les dispositifs de commutation semi-conducteurs qui détectent les plus petits pics de courant.

Fusible CA

Les signaux CA varient de min à max et oscillent 50–60 fois/seconde. Pendant ces oscillations, la tension CA touche 0 V et éteint l'arc entre les électrodes fondues. Donc les fusibles CA sont plus petits que les fusibles CC.

Fusibles Haute Tension

Pour lignes de transmission CA haute tension > 100 kV.

Fusibles HRC

Fusible type cartouche avec enveloppe stéatite transparente. Poudre de quartz et liquide non conducteur à l'intérieur. Fonctionne comme agent d'extinction. Meilleur pour les courants à forts défauts.

Fusibles à Expulsion

Composants principaux : produits chimiques comme l'acide borique, générant des gaz quand chauffés. Ces gaz agissent comme extincteurs gérant les arcs au bout du fusible.

Avantages et Inconvénients du Fusible Électrique

Avantages

• Dispositif de protection le moins cher dans tout circuit électrique
• Facile à utiliser
• Temps de fonctionnement plus court qu'un disjoncteur miniature
• Zéro maintenance
• Permet la limitation de courant en cas de court-circuit
• Arrête d'énormes courants de court-circuit sans flamme, gaz, fumée, ni bruit

Inconvénients

• Fusible grillé après court-circuit ou surcharge
• Fusibles en série difficiles à discriminer sauf s'ils ont des tailles différentes

Applications des Différents Types de Fusibles

Utilisables pour divers systèmes électriques et applications électroniques :

• Moteurs et transformateurs
• Appareils photo numériques
• Ordinateurs portables
• Imprimantes
• Lecteurs DVD
• Transformateurs d'instrumentation
• Téléphones portables
• Climatiseurs
• Scanners
• Consoles de jeux
• Systèmes d'alimentation
• Transformateurs de puissance
• Ampoules

Comment Choisir un Fusible ?

Quelques étapes pour choisir le bon fusible :

1. Connaître le type de tension (CA/CC)
2. Surveiller l'ampérage du circuit à protéger
3. Vérifier que le fusible correspond au porte-fusible
4. Inspecter le fusible (si remplacement de l'élément interne nécessaire)
5. Choisir un fusible avec fenêtre d'inspection

En Résumé

Enfin, utilisez un ohmmètre pour vérifier vos fusibles. Mais retirez le fusible de son porte-fusible avant d'utiliser le multimètre.

Si votre fusible a une fenêtre d'inspection, il est plus facile de détecter un fusible grillé. Un simple contrôle visuel suffit pour repérer les problèmes sur un circuit.

(Image fusibles tube verre à insérer)

Voilà qui conclut cet article. Des questions ? Contactez-nous, nous serons ravis de vous aider.