Protection du système électrique - Fusibles

La sécurité d’un système électrique repose sur des dispositifs installés en vue de protéger chacun des circuits électriques.  Les fusibles et les disjoncteurs forment les protections de base d’un système électrique.  Ces protections peuvent se retrouver dans un bâtiment, un véhicule, un équipement ou un appareil.  Nous proposons de discuter des fusibles dans cet article sur les protections électriques.

Les fusibles ont été conçus pour ouvrir le circuit ou interrompre le courant, si le courant du circuit dans lequel le fusible est installé dépasse une valeur donnée pendant un temps suffisant.  En d’autres termes, si le courant du circuit est tel qu’il devient une surintensité pour le circuit ou pire encore, lorsqu’il y a un court-circuit, le fusible va opérer pour empêcher la surchauffe et la destruction des équipements du circuit sollicité, soit pour protéger la source, la charge et le câblage entre les deux.
 
Les fusibles peuvent prendre de nombreuses formes.  Les images jointes montrent des exemples de :

1. Fusibles bouchon utilisés à 120 volts;
2. Fusibles cartouches de diverses capacités à 600 volts, soit avec des lames ou avec des viroles pour la connexion au circuit;
3. Fusibles en verre utilisés à 250 volts que l’on retrouve habituellement à l’intérieur d’un appareil électrique; et
4. Fusibles pour véhicules automobiles utilisés à 12 volts.

Figure 1a : Fusibles bouchon

Figure 1b : Fusibles bouchon

   
Figure 2 : Fusibles cartouches

Figure 3 : Fusibles en verre

  
Figures 4a et 4b : Fusibles de véhicule

La relation entre l’intensité du courant et sa durée constitue les facteurs modulant l’opération du fusible.  Plus précisément, l’ouverture du fusible sera en fonction de I2t (le courant au carré multiplié par le temps), ce qui revient à l’énergie traversant le fusible.
 
Un fusible renferme un élément fusible, soit une pièce de forme et composition telles que cet élément va fondre et se sectionner sous un courant dépassant la capacité indiquée sur le fusible.  Par exemple, un fusible de 15 ampères devrait ouvrir à l’intérieur d’une minute environ pour un circuit dans lequel l’on mesurerait un courant de 30 ampères.
 
Si le courant du circuit est de 15 ampères, le fusible ne devrait jamais ouvrir en pratique.  Si pour une raison quelconque, un court-circuit survenait sur ce même circuit, alors le fusible devrait opérer en une fraction de seconde, étant donné que le courant devrait atteindre des centaines d’ampères.
 
Il est important d’utiliser un fusible convenant à la capacité du circuit.  Il est fréquent que les occupants d’habitation remplacent les fusibles bouchons (montrés aux figures 1a et 1b) d’un circuit de 15 ampères par d’autres d’une capacité de 20 ou même de 30 ampères.  Cette façon d’agir est risquée puisque l’on permet jusqu’au double du courant de circuler, impliquant alors jusqu’à quatre fois la puissance ainsi que des surchauffes potentielles, et cela, sans que le fusible ne puisse intervenir pour interrompre cette situation dangereuse.

par Denis Saucier, ing., CFEI - Département génie électrique