Annexe Masse

ANNEXE 2- LE PROBLEME DES MASSES
1.
La masse
La masse dans un circuit électrique est la branche origine des potentiels électriques. Dans la grande majorité des
cas le potentiel électrique de cette branche est de 0 V mais il peut ne pas être constant et accidentellement à un
potentiel différent de 0 V.
A
uAB
VA
D
B
VB
« masse »
La plupart des appareils présentent des parties extérieures métalliques conductrices (boîtier, radiateur, vis...)
pouvant être touchées par l'utilisateur. Elles constituent la carcasse de l’appareil et définissent la masse carcasse.
Elle est reliée à la terre dont le potentiel est constant et de valeur conventionnellement fixée à 0 V et dont la
résistance est nulle. Il est important que la carcasse et la terre soient reliées entre elles : le boîtier doit être au
même potentiel que le sol pour interdire le passage du courant entre la carcasse et le sol.
En effet nos pieds nous relient à la terre. Si nous touchons un point dont le potentiel électrique est différent de
celui de la terre, un courant traverse notre corps conducteur. Si la différence de potentiel est forte, ce courant
peut causer des dommages importants.
Commentaire :
 Premier schéma : il n'est pas impossible qu'une des parties métalliques accessibles soit
accidentellement mise en contact avec une partie du circuit électrique de l'appareil. Elle se trouve
alors à un potentiel différent de celui de la terre, d'où un danger d’électrocution avec les appareils
électriques reliés au secteur.
secteu
masse carcasse
accidentellemen
t à un potentiel
terre : potentiel nul et
résistance nulle
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 Second schéma : pour éviter ce problème, toutes ces parties métalliques sont reliées entre elles,
l'ensemble formant la "carcasse" est relié à la terre par l'intermédiaire de la prise de terre.
secteur
masse carcasse
dont le potentiel
est nul car
imposé par la
terre
Dans le cas général, vous choisirez comme masse de votre montage électrique la masse carcasse reliée à la terre
du GBF ou de l’oscilloscope, de sorte que l’on parlera de "masse" sans autre précision. Son potentiel électrique
est donc nul.
Prises de l’instrumentation électrique :
La prise de secteur d’un oscilloscope ou d’un Générateur Basse Fréquence (GBF) et leurs bornes d’entrée et de
sortie ont les formes suivantes :
Terre
V
borne rouge= Signal
V
T
signal
borne noire=Terre
prise secteur
cable coaxial
T est la prise de terre. Entre A et B, on recueille la tension sinusoïdale V A – VB de fréquence 50 Hz délivrée par
EDF, sa valeur efficace est 220 V.
Sur ces appareils reliés au secteur, une des bornes (la borne noire, ou celle qui porte le symbole de la masse
carcasse) est reliée à la masse carcasse, donc à la terre. Cela implique que les bornes noires ou masses de ces
appareils sont reliées entre elles par l'intermédiaire de la terre (à travers tout le réseau électrique). Cette liaison
n'est pas parfaite et on l'améliorera fréquemment en utilisant un fil. Cependant cela signifie que relier la borne
rouge d'un appareil à la borne noire d'un autre appareil, les deux étant reliés au secteur, équivaut à mettre le
premier en court-circuit !
La prise de secteur d’un multimètre ou du boîtier d’alimentation des
amplificateurs opérationnels a la forme ci-contre. Ces appareils sont sans
prise de terre, ils sont dits à masse flottante : deux contacts avec le secteur
mais pas de contact avec la terre T. On peut brancher ces appareils où l’on
veut dans le circuit, ils se référencient au point relié à leur borne noire. Si
celle-ci est reliée à la borne noire du GBF ou de l’oscilloscope, alors elle est à la terre.
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2.
Visualisation d’une caractéristique réelle à l’oscilloscope
Première approche :
X
D
i
i
masse de
l’oscilloscope
GBF
iR = 0
R0
masse du
générateur
i
La résistance de la
terre est nulle
Y
i
terre
En branchant directement l’association dipôle-résistance sur le générateur, nous relions à la terre deux points
distincts du circuit, ils sont ainsi au même potentiel nul. La résistance R0 est court-circuitée (ses deux bornes
sont à la terre de potentiel 0 V), plus aucun courant ne la traverse car il emprunte le « raccourci » passant par la
terre. Ce problème constitue un conflit de masse, il empêche le bon fonctionnement du circuit. La voie Y de
l’oscilloscope est « plate », elle indique un potentiel électrique égal à 0.
Pour l’éviter, nous utilisons le générateur au travers d’un transformateur d’isolement. En régime sinusoïdal il
délivre entre ses bornes de sortie une tension identique à celle qui lui est appliquée en entrée mais aucun
potentiel de sortie n’est fixé. La tension de sortie est dite flottante. Sur la partie droite du montage ci-dessous,
la masse terre n’est plus fixée a priori. On peut donc choisir de la placer où l’on veut dans le circuit grâce à la
masse terre de l’oscilloscope (entre R0 et D ci-dessous).
uX
X
i
D
GB
F
R0
uY
Y
i1
X
i
i
GB
F
masse du
GBF
R0
i1
iT = 0
Y
uY
uX
D
i
masse de
l’oscilloscope
terre
Le circuit ainsi constitué permet en XY (ou en lissajous) l’affichage direct de la caractéristique dynamique d’un
composant sur l’oscilloscope. Aux faibles fréquences, nous révélons la caractéristique statique.
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