Câbles et alimentations des appareils en TP

TP
Câbles et alimentations des appareils en TP
Fiche méthode
Le but de cette fiche est de se familiariser avec les notions de masse, de terre, et les différents types de câbles, de branchement et
d’alimentations existant en électricité et en TP.
I
Source de base de tension : installation E.D.F.
La source de base de tension des appareils utilisés en TP est celle fournie par E.D.F.
Le courant usuellement apporté dans les prises est dit monophasé. Au niveau des prises standard (cf. figure I.1), il y a 3 contacts :
• La phase qui correspond à un fil actif, dont le potentiel électrique V ph varie à la fréquence de 50 Hz.
• Le neutre qui correspond à un fil passif, dont le potentiel est constant V neut .
• La terre qui correspond à un fil en contact avec le sol. Dans les installations domestiques, le neutre est souvent en contact avec la
terre au niveau du transformateur et donc, sont au même potentiel. Le symbole usuel pour un contact avec la terre est
.
Entre le contact de phase et le neutre (et donc la terre dans les installations domestiques), il y a une tension alternative efficace de 230
V:
p
V ph − V neut = U EDF 2 cos(2π f EDF t) avec U EDF = 230 V et f EDF = 50 Hz
Les appareils et alimentations électriques utilisés cette année se brancheront sur le réseau EDF. Ces appareils peuvent être des instruments
de mesure (oscilloscopes, carte d’acquisition),
Figure I.1 – à gauche : Prise femelle murale de type E (France); au centre : Câble d’alimentation sans terre ; à droite : Câble d’alimentation
avec terre.
II
Mise à la terre des appareils électriques
Les appareils utilisés en TP cette année sont reliés au secteur EDF par des câbles d’alimentation à 2 contacts (donc sans terre) où à 3
contacts (cf. figure I.1)
La grande majorité des appareils utilisés (GBF, oscilloscope, multimètres, carte d’acquisition) sont connectés par des câbles d’alimentation
3 contacts. Leur châssis est directement relié à la terre, ce qui permet qu’en cas de contact du circuit électrique avec le châssis, la tension
entre ce dernier et la terre soit nulle, évitant ainsi les risques d’électrocution d’un utilisateur (en contact avec le sol) touchant le châssis.
Les bornes (−) de la plupart des appareils électriques sont donc toutes reliées à la terre, donc au même potentiel ! La conséquence est
que dans un circuit électrique, si un dipôle est placé entre deux bornes (−) d’appareils électriques différents, la tension à ses bornes sera
obligatoirement nulle.
On reliera toutes les bornes (−) des appareils électriques branchés à EDF entre elles : ce point de potentiel sera appelé “masse du
circuit” notée
Remarque : le mot “masse” en électricité signifie “référence de potentiel”. Dans la plupart des montages électriques ce sera le potentiel de la
terre V terre car les appareils de mesure (branchés à la terre) ont leur référence à la terre (ils considèrent V terre = 0 V).
Remarque : il existe des appareils électriques dits à masse flottante. Cela signifie que leur borne (−) n’est pas reliée à la terre. Ces appareils
sont souvent munis d’une borne terre (verte) supplémentaire et ont un câble d’alimentation 2 contacts ou fonctionnent tout simplement sur
batterie (c’est le cas des multimètres).
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Méthode: Câbles et alimentations
III
Différents câbles
En Travaux pratiques, vous verrez différents câbles :
• Des câbles d’alimentation (cf. figure I.1).
• Des fils électriques avec cordon de sécurité (cf. figure III.2) dont les embouts sont appelés aussi “ fiches bananes”
• Des câbles coaxiaux avec sortie BNC (cf figure III.2)
Figure III.2 – à gauche : Cordon de sécurité avec fiche banane ; à droite : Câble coaxial avec fiche BNC.
La différence fondamentale entre ces deux derniers types de connecteurs est le nombre de contacts.
• Les cordons de sécurité sont des fils et permettent de relier deux points entre eux, c’est-à-dire de mettre deux points au même
potentiel (la tension aux bornes d’un fil étant négligeable).
• Les câbles coaxiaux sont composé d’une âme (à l’intérieur) et d’un blindage (à l’extérieur), ce sont deux conducteurs séparés par
un isolant. L’embout BNC permet les deux contacts, le blindage étant mis en contact avec le châssis de l’appareil (donc souvent la
terre), et l’âme étant mise en contact avec le circuit électrique.
Les oscilloscopes, et les générateurs de signaux électriques fonctionnent avec des sorties BNC (cf. figure III.3). On appelle alors borne
(−) le contact avec le blindage, et borne (+) le contact avec l’âme.
Figure III.3 – Un oscilloscope à gauche avec ses fiches BNC, et un générateur de signaux à droite avec aussi des fiches BNC
Les alimentations dites stabilisées1 ,les cartes d’acquisition, ainsi que les multimètres ont des bornes en fiche banane. Pour les alimentations
et les cartes d’acquisition, le rouge est alors la borne (+) et le noir la borne (−). Pour les multimètres (figure III.4) on parle de borne
d’entrée et de borne (COM).
Des adaptateurs BNC-banane existent (cf. figure III.5). La borne rouge est reliée à l’âme, et la borne noire au blindage.
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“stabilisées” (cf. figure III.4) car permettant de donner toujours la même tension quelque soit le montage qu’elles alimentent.
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Méthode: Câbles et alimentations
Figure III.4 – Une alimentation 12V/6V stabilisée à gauche avec ses fiches bananes, au centre, une carte d’acquisition avec la masse en
noir (borne (-))et les entrées en rouge (toutes fiches bananes) ; et à droite un multimètre numérique (bornes d’entrée et borne COM
toutes avec fiches bananes)
Figure III.5 – à gauche : adaptateur BNC-banane ; au centre : câble coaxial BNC / banane : à droite : “té” BNC.
IV
Un circuit électrique lisible
Quelques règles de base pour construire un circuit lisible :
• On fait un schéma lisible.
• On relie toutes les masses [bornes (-) des appareils reliés à EDF] du circuit ensemble par des fiches bananes noires ou
par le blindage des câbles coaxiaux.
• On utilise des fils bananes rouges pour la maille principale, et des fils bananes d’autres couleurs pour les dérivations.
• On évite de multiplier les adaptateurs BNC-banane inutiles, et on utilise des “tés” qui permettent de dédoubler une
prise BNC. (cf. figure III.5)
• On évite d’avoir des sacs de nœuds.
Un circuit électrique est sujet aux faux-contacts. En cas de problème, essayez de tripoter les fils de votre circuit : si le signal mesuré réagit
beaucoup, c’est qu’il y a des fils défectueux. . .
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