Montage de résistances en série

Dans un montage de résistances en série, la résistance équivalente (Req) est égale à la somme des résistances du circuit.

Le courant est identique dans chaque résistance, tandis que la tension se répartit entre elles. La résistance totale augmente donc avec le nombre de résistances.

Formule du groupement série :

Ce montage est utilisé pour limiter le courant ou obtenir une résistance élevée.

Montage de résistances en parallèle

Dans un montage de résistances en parallèle, la résistance équivalente est calculée à partir de l’inverse de la somme des inverses des résistances.

La tension est la même aux bornes de chaque résistance, tandis que le courant se partage entre les branches. La résistance équivalente est toujours inférieure à la plus petite résistance du montage.

Formule du groupement parallèle :

Ce type de montage est très courant dans les installations électriques domestiques et industrielles.

Cas particuliers du montage en parallèle

Résistance en parallèle avec un conducteur (court-circuit)

Lorsqu’une résistance est en parallèle avec un conducteur, le courant passe par le chemin de résistance quasi nulle.
La résistance est alors court-circuitée et n’influence plus le circuit. La résistance équivalente devient très faible, voire nulle.

Résistance en parallèle avec un circuit ouvert

Un circuit ouvert correspond à une résistance infinie. En parallèle avec une résistance, il ne laisse passer aucun courant.
La résistance équivalente est donc égale à la résistance seule.

Circuit mixte (série–parallèle)

Un circuit mixte combine des résistances en série et en parallèle.
Le calcul de la résistance équivalente se fait par étapes :

1. Simplification des groupements en parallèle

2. Addition des résistances en série

Les circuits mixtes sont très fréquents dans les applications réelles.

Points clés à retenir

• Le montage en série augmente la résistance totale

• Le montage en parallèle diminue la résistance équivalente

• Un conducteur en parallèle provoque un court-circuit

• Un circuit ouvert n’affecte pas le montage

• Les circuits mixtes se résolvent progressivement

👉 Pour vérifier votre compréhension, essayez un QCM interactif ou téléchargez des exercices corrigés en PDF pour approfondir ces notions essentielles.

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1. Qu’est-ce que le régime continu (DC) ?

Le régime continu correspond à un circuit électrique où :

la tension garde une valeur constante dans le temps,

le courant circule toujours dans le même sens.

👉 Exemples de sources en courant continu :

piles et batteries,

panneaux solaires,

alimentations DC.

2. La loi d’Ohm : définition et formule

La loi d’Ohm relie trois grandeurs électriques essentielles :

la tension (U) en volt (V),

le courant (I) en ampère (A),

la résistance (R) en ohm (Ω).

Formule de la loi d’Ohm ==>     

U = R × I

À partir de cette relation, on peut aussi écrire :

I = U / R    ou     R = U / I

Exemple simple :

Si une résistance de 10 Ω est alimentée par une tension de 20 V, le courant est :

I = 20 / 10 = 2 A

3. La résistance électrique

La résistance représente l’opposition au passage du courant électrique. Plus la résistance est grande, plus le courant est faible.

Elle dépend : du matériau (cuivre, carbone, etc.), de la longueur du conducteur, de la section, de la température.

4. La puissance électrique en régime continu

La puissance électrique correspond à l’énergie consommée ou fournie par un récepteur électrique par unité de temps.

Formule générale de la puissance ==>

P = U × I

Avec :

P en watt (W),

U en volt (V),

I en ampère (A).

Formules dérivées (avec la loi d’Ohm)

En combinant avec la loi d’Ohm, on obtient :

P = R × I²     ou    P = U² / R

5. Exemple de calcul de puissance

Soit un circuit avec : U = 12 V et I = 3 A

La puissance consommée est :

P = 12 × 3 = 36 W

👉 Cela signifie que le récepteur consomme 36 watts d’énergie électrique.

6. Applications pratiques

Les lois d’Ohm et de la puissance sont utilisées pour :

choisir la bonne résistance,

dimensionner les câbles électriques,

calculer la puissance d’un appareil,

éviter les surcharges et échauffements,

comprendre les circuits solaires et batteries.

7. Erreurs fréquentes à éviter

Confondre courant continu (DC) et courant alternatif (AC),

utiliser une mauvaise formule de puissance,

oublier l’unité lors des calculs,

négliger la valeur maximale de puissance d’une résistance.

Conclusion

La loi d’Ohm et le calcul de la puissance en régime continu constituent la base de toute étude en électricité. Une bonne maîtrise de ces notions permet d’analyser, concevoir et sécuriser efficacement les circuits électriques. Pour progresser davantage, il est conseillé de s’entraîner avec des exercices corrigés et des applications pratiques.

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1. Introduction à la Commande Électronique des Moteurs

L’énergie électrique est distribuée sous forme alternative 50 Hz , mais de nombreuses applications industrielles antérieurement à d’autres formes d’énergie :

• Les tensions persistent.

• Variable de fréquence,

• Tension variable.

Pour cela, on utilise des convertisseurs statiques , qui permettent de transformer la nature de cette énergie sans machines tournantes.
La commande électronique des moteurs est l’application la plus importante de l’électronique de puissance, notamment avec l’usage généralisé des variateurs de vitesse en industrie.

2. Classification des convertisseurs statiques

Un convertisseur statique modifie la tension , la forme d’onde ou la fréquence d’un signal électrique.

On distingue quatre grandes familles :

➤ Convertisseur alternatif → continuer : Redresseur

Transformez l’AC en DC (diodes ou thyristors).

➤ Convertisseur continu → continu : Hacheur

Permet d’obtenir une tension continue variable.

➤ Convertisseur continu → alternatif : Onduleur

Produit une tension AC à fréquence variable (utilisée dans les variateurs de moteurs asynchrones).

➤ Convertisseur alternatif → alternatif : Gradateur

Fait varier la tension AC sans changer la fréquence (démarreurs électroniques, variation de luminosité, chauffage…).

3. Commande des moteurs à courant continu (MCC)

Les moteurs à courant continu sont alimentés à partir de :

• De redresseurs commandés

• De hacheurs

• De batteries + hacheurs

✦ Pourquoi les hacheurs ?

Parce qu’ils permettent une variation lisse, stable et efficace de la tension moyenne d’alimentation, donc de la vitesse du moteur.

Le hacheur permet également :
✔ le freinage électronique
✔ le fonctionnement réversible (moteur ↔ génératrice)
✔ la récupération d’énergie

4. Commande des moteurs à courant alternatif

Les moteurs AC (asynchrones et synchrones) sont aujourd’hui les plus utilisés voiture :

• Robustes

• Peu de moyens

• Nécessitant peu d’entretien

Ils sont alimentés via :

✓ Gradateurs (démarrage progressif)

Pour réduire la tension lors du démarrage.

✓ Onduleurs à fréquence variable

Pour faire varier la vitesse du moteur.

✓ Cycloconvertisseurs

Pour obtenir directement une fréquence différente (applications lourdes).

5. Les redresseurs (AC → DC)

✔ Redresseur non commandé (diodes)

Simple, robuste, utilisé lorsque la tension de sortie n’a pas besoin d’être approvisionnée.

✔ Redresseur commandé (thyristors)

Permet de contrôler la tension moyenne en jouant sur l’angle d’amorçage α.

Utilisé pour :

• Moteurs à courant continu

• Puissances importantes

• Contrôle fin de la vitesse

Les versions monophasées ou triphasées existent selon la puissance.

6. Les hacheurs (DC → DC)

Le hacheur agit comme un interrupteur très rapide :

✔ Hacheur série (buck)

Tension sortie < tension entrée.

✔ Hacheur parallèle (boost)

Tension sortie > tension entrée.

✔ Hacheur réversible

Pour commander à 4 quadrants (marche / freinage / inversion).

Application principale :

Commande des moteurs à courant continu , régulation fine de vitesse.

7. Les gradateurs (AC → AC)

Un gradateur permet de faire varier la tension efficace d’une charge, à fréquence constante.

• 2 thyristors tête-bêche

• Ou 1 triac pour les puissances faibles

Applications :

• Démarreurs progressifs

• Chauffage industriel

• Variation de puissance sur charges résistives

8. Les onduleurs (DC → AC)

Les onduleurs sont essentiels dans les variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones.

Types d’onduleurs :

• Demi-pont

• Pont complet

• Triphasé

• Commande MLI (PWM)

Avantages :

✔ fréquence variable
✔ tension variable
✔ fonctionnement proche du sinusoïdal
✔ excellent contrôle du moteur

9. Variateurs de vitesse pour moteurs AC

Le variateur délivre au moteur une tension et une fréquence contrôlées.
Le principe le plus utilisé est :

👉 Le rapport U/f constant

Pour conserver le flux magnétique constant , donc le couple nominal , on fait varier :

Uf=constante\frac{U}{f} = \text{constante} f U ​= constante

• En dessous de 50 Hz : U et f augmentent proportionnellement

• Au-dessus de 50 Hz : U atteint sa limite → le couple diminue

Conclusion

La commande électronique des moteurs repose sur l’utilisation de convertisseurs statiques adaptés à chaque type de machine.
Le technicien doit maîtriser :

• Les redresseurs

• Les hacheurs

• Les gradateurs

• Les onduleurs

• Le principe U/f

• Les différents types de variateurs

Cette connaissance permet d’assurer :
✔ un contrôle précis des moteurs
✔ des économies d’énergie
✔ un fonctionnement fiable des installations industrielles

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1. Introduction aux systèmes automatisés

Le cours commence par les notions fondamentales d’un système de production :

• Partie Opérative (PO) : capteurs, actionneurs, moteurs, vérins…

• Partie Commande (PC) : automate programmable, relais, variateurs…

• Partie Relation (PR) : interface homme-machine (boutons, voyants, pupitre).

On y découvre aussi les avantages de l’automatisation : gain de productivité, sécurité, précision et flexibilité.

2. Architecture d’un système automatisé

Deux grands types d’architectures sont étudiés :

✔ Architecture centralisée

Un seul automate gère l’ensemble des entrées/sorties.

✔ Architecture décentralisée

Des modules déportés et des réseaux industriels réduisent le câblage et augmentent la modularité.

3. Structure matérielle d’un API

Un automate est composé de plusieurs modules complémentaires :

• Alimentation

• CPU (Unité centrale)

• Modules d’entrées TOR (capteurs)

• Modules de sorties TOR (actionneurs)

• Modules analogiques (4-20 mA, 0-10 V)

• Cartes intelligentes (PID, commande d’axes, communication…)

Chaque carte possède son propre adressage, visualisation et bornier de raccordement.

4. Langages de programmation normalisés IEC 61131-3

Le module présente les 5 langages officiels utilisés dans l’automatisme :

1- LD (Ladder / schéma à relais)

Le plus utilisé en industrie pour sa lisibilité par les électriciens.

2 – FBD (Logigramme / blocs fonctions)

3 – SFC (GRAFCET)

Indispensable pour les systèmes séquentiels.

4 – IL (Liste d’instructions)

Ancien langage très proche de l’assembleur.

5 – ST (Langage structuré)

Utilisé pour les calculs avancés et la logique complexe.

5. Mise en œuvre d’un API

Le cours détaille les étapes pratiques :

1. Choix et implantation des modules

2. Raccordement de l’alimentation selon le régime de neutre

3. Câblage des entrées et sorties (séparation puissance / commande)

4. Configuration du logiciel

5. Écriture du programme

6. Transfert vers l’automate

7. Tests et mise en service

8. Sauvegarde et documentation

6. Introduction au GRAFCET et au GEMMA

Deux outils essentiels pour l’analyse fonctionnelle :

✔ GRAFCET

Permet de décomposer un cycle en étapes, transitions et actions.
Indispensable pour concevoir la logique d’un système automatisé.

✔ GEMMA

Guide pour les modes de marche/arrêt :

• Marche automatique

• Marche manuelle

• Arrêt d’urgence

• Reprise…

7. Programmation du S7-300 (Siemens)

Le cours présente en détail :

• L’architecture du S7-300

• L’adressage des modules

• Les blocs programmes (OB, FB, FC, DB)

• Les instructions de base :

  • contacts, bobines

  • temporisations (TON, TOF…)

  • compteurs

  • comparateurs

  • conversions

  • arithmétique (entier, flottant)

Des exemples pratiques sont fournis :
✔ démarrage étoile-triangle
✔ gestion de sécurités
✔ comptage et temporisation

8. Diagnostique et maintenance

Le module se termine par les techniques pour détecter et corriger les pannes :

• Analyse des entrées/sorties par tables de forçage

• Vérification électrique (multimètre, continuité)

• Analyse programmatique (suivi en ligne)

• Méthode 5S pour organiser le poste de maintenance

Conclusion

Ce cours constitue une formation complète pour tout technicien en électrotechnique ou maintenance industrielle souhaitant maîtriser les automates programmables.
Du fonctionnement d’un système automatisé jusqu’à la programmation avancée avec GRAFCET et STEP7, il couvre toutes les compétences nécessaires pour installer, programmer et dépanner un API en milieu professionnel.

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Les moteurs à courant continu (moteurs CC) sont présents dans de nombreux appareils, des machines industrielles aux véhicules électriques. Cet article explique simplement leur fonctionnement, les types de moteurs CC et leurs principales utilisations.

1. Qu’est-ce qu’un Moteur à Courant Continu ?

Un moteur à courant continu transforme l’énergie électrique en énergie mécanique. Il fonctionne grâce à l’interaction entre un champ magnétique et un courant électrique, ce qui crée une force de rotation.

Composants principaux :

• Stator : La partie fixe du moteur qui crée un champ magnétique.

• Rotor : La partie mobile qui tourne grâce à ce champ magnétique.

• Collecteur et balais : Ils assurent la connexion électrique entre le rotor et le circuit.

2. Comment Fonctionne un Moteur à Courant Continu ?

Quand un moteur CC est alimenté, un courant traverse le rotor, et grâce au champ magnétique du stator, le moteur commence à tourner. En modifiant la tension ou le flux magnétique, on peut contrôler la vitesse et le couple du moteur.

3. Types de Moteurs à Courant Continu

Il existe trois principaux types de moteurs à courant continu, chacun adapté à des besoins spécifiques.

a) Moteur à Excitation Indépendante

L’inducteur (stator) et le rotor sont alimentés par des sources séparées, ce qui permet de contrôler facilement la vitesse.

Applications : Machines-outils, systèmes de levage.

b) Moteur à Excitation Série

Le stator et le rotor sont connectés en série, offrant un couple de démarrage élevé.

Applications : Grues, véhicules ferroviaires.

c) Moteur à Excitation Shunt

Le stator et le rotor sont alimentés par la même source, mais via des enroulements séparés. Ce moteur maintient une vitesse stable, quel que soit le changement de charge.

Applications : Ascenseurs, appareils de levage.

4. Contrôle de la Vitesse

Les moteurs CC permettent de contrôler facilement leur vitesse. Cela se fait en ajustant la tension d’alimentation ou le flux magnétique. En réduisant la tension, par exemple, on obtient une vitesse plus lente.

5. Applications des Moteurs à Courant Continu

Les moteurs CC sont utilisés dans de nombreux secteurs grâce à leur contrôle précis de la vitesse.

• Machines-outils : Pour le tournage, fraisage, perçage.

• Systèmes de levage : Ascenseurs, grues.

• Véhicules électriques : Tramways, voitures électriques.

6. Efficacité et Pertes.

Un moteur à courant continu a des pertes énergétiques dues aux résistances internes, aux pertes magnétiques et aux frottements. Son rendement est généralement de 80 à 95 %, ce qui signifie qu’il reste assez efficace malgré ces pertes.

7. Problèmes de Démarrage et Emballement

Le moteur peut subir un courant de démarrage élevé qui peut l’endommager. Pour éviter cela, on utilise des rhéostats de démarrage ou une tension réduite. Un autre problème est l’emballement, où la vitesse du moteur devient incontrôlable. Cela peut être évité en maintenant un courant d’excitation suffisant.

8. Conclusion

Bien que les moteurs à courant continu soient souvent remplacés par d’autres types de moteurs dans les applications de forte puissance, ils restent essentiels dans des domaines où un contrôle précis du couple et de la vitesse est crucial. Ils sont largement utilisés dans l’automatisation industrielle, le transport, et l’électroménager.

Les moteurs à courant continu continuent d’évoluer, notamment avec l’introduction des moteurs à aimants permanents, plus efficaces et populaires dans les véhicules électriques modernes.

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