Fusible

En électricité et électronique, le coupe-circuit à fusible, en abrégé fusible, est un organe de sécurité dont le rôle est d'ouvrir un circuit électrique quand le courant électrique dans ce dernier atteint une valeur dangereuse, ramenant ainsi ce courant à zéro.

Son nom vient de ce qu'il fonctionne par fusion d'un filament conducteur, sous l'effet de l'élévation de température génèrée par la surintensité.

Emploi

Un fusible a pour fonction la protection d'un circuit d'alimentation vis-à-vis de court-circuits ou de surintensités générées par une défaillance de la charge alimentée. Cette protection permet dans le cas général :

• de garantir l'intégrité et la possibilité de remise en service du circuit d'alimentation, une fois le défaut éliminé
• d'éviter les conséquences potentiellement catastrophiques qu'engendrerait une surintensité durable ou un court-circuit : dégradation des isolants, destruction d'appareils, projection de matières en fusion, départ d'incendie...

Au contraire de une opinion répandue, le fusible ne protège pas la charge alimentée. Bien au contraire son déclenchement a comme origine, dans le cas général, une défaillance de celle-ci. En conséquence, l'emplacement du fusible dans le circuit définit une partie amont (que on veut protéger) et une partie aval (dont on redoute une défaillance).

Il existe cependant des situations où une certaine protection de la charge peut être obtenue, dans le cas où la charge alimentée se décompose elle-même en plusieurs éléments en série. La fusion du fusible génèrée par une défaillance d'un de ces éléments peut prévenir une propagation du défaut vers les autres composants de la charge. Sur un amplificateur audio, par exemple, un court-circuit du haut-parleur pourra ne pas entraîner la destruction des transistors de puissance - si le fusible est suffisamment rapide.

Un fusible n'est pas adapté à la protection des personnes et des animaux contre les électrisations :

• les niveaux d'intensité dangereux pour l'homme (quelques dizaines de mA à peu près) sont trop faibles pour déclencher la grande majorité des fusibles
• le fusible, une fois déclenché, n'ouvre qu'un pôle du circuit alimenté, l'autre restant sous tension

Fonctionnement

• Le courant demandé par la charge traverse entièrement le fusible. Quand ce courant dépasse le calibre, à savoir une valeur spécifique pendant un temps précis, la partie conductrice du fusible fond et ouvre le circuit. Certains modèles sont pourvus d'un témoin mécanique indiquant que le fusible a fondu.
• Le temps indispensable à la fusion du fusible dépend de la valeur du sur-courant. Une faible surintensité peut être supportée indéfiniment. L'ordre de grandeur de la précision d'un fusible est de (-0% +100%) de sa valeur nominale : il supporte toujours son courant nominal (-0%), mais certains exemplaires du même modèle pourront supporter le double (+100%). Cela confine son usage à la protection contre les pannes franches.
• Un fusible est caractérisé par son courant nominal, son I²t (produit du carré du courant par le temps : cette grandeur est proportionnelle à l'énergie absorbée par le fusible), par son pouvoir de coupure qui doit être supérieur au courant de court-circuit que peut apporter la source d'alimentation, par la tension maximale de coupure (présente à ses limites une fois ouvert), et peut-être, par sa résistance ohmique.

Un fusible est sensible à la chaleur : il s'ouvrira pour un courant plus faible si sa température d'utilisation est élevée. D'autre part la durée de vie d'un fusible peut être affectée par des courants de charge variables et cycliques, de période comprise entre quelques secondes et plusieurs heures. Les dilatations et contractions entraînées par les échauffements et refroidissements successifs dus aux variations de courant provoquent un vieillissement prématuré du métal, pouvant aboutir à un fonctionnement indésirable du fusible.

Cet effet est recherché dans les fusibles thermiques, où la rupture de l'élément fusible est génèrée non par l'augmentation du courant qui traverse le fusible, mais par l'échauffement du corps du fusible positionné sur une pièce dont on craint un échauffement excessif.

Constitution

Un fusible moderne est constitué d'un fil ou d'une bande en métal ou alliage fusible, montée dans un corps isolant et reliée à deux pièces de connexion. Le corps peut contenir de l'air, ou un matériau conçu pour absorber l'énergie thermique dégagée lors de la fusion : poudre de silice, liquide isolant... Le plus fréquemment, ce conditionnement impose l'utilisation d'un porte-fusible pour le raccordement du fusible au circuit électrique.

La nature du métal fusible fluctue selon les types de fusibles et les fabricants : zinc, argent, aluminium, alliage d'étain, etc... et la technologie de ce matériau est spécifiquement complexe. Les premiers fusibles se présentaient sous forme d'un fil nu, dont la couleur et la ductibilité rappelait le plomb, et que l'utilisateur enroulait autour de limites métalliques sur un support en céramique. Il en a résulté l'appellation familière (et erronée) de "plomb" pour désigner un fusible, mais aussi quelques dérivés argotiques ("péter les plombs", etc. ).

Type de fusibles

Tous les fusibles fonctionnent par interruption du courant, toujours faut-il que le fusible soit correctement choisi tant au niveau du calibre que de la courbe de réponse (type de fusible).

Il existe essentiellement 3 types de fusibles :

• Le fusible à usage général (fusible gG) offre une protection contre les surcharges et les courts-circuits. C'est le plus courant sur les installations domestiques.
• Le fusible accompagnement moteur (fusible aM) est utilisé pour la protection contre les courts-circuits seulement, et fréquemment associé à un autre élément protégeant contre les surcharges. Il est utilisé dans l'industrie essentiellement pour l'utilisation avec des charges à fort courant d'appel (moteurs, primaires de transformateurs entre autres).
• Le fusible ultra-rapide est utilisé pour la protection des semi-conducteurs (de manière que le fusible protège le semi-conducteur et non l'inverse).

Le standard IEC 60127 prévoit 4 types de fusibles : FF, F, T, TT. Chaque type est défini suivant le temps indispensable pour couper 10x le courant nominal.

• FF (very Fast), < 1 ms
• F (Fast), 1-10 ms
• T (SlowBlow), 10-100 ms
• TT (Very slow acting), 100 ms - 1 s^[1]

Choix

• Selon l'emploi : domestique, industriel, automobile...
• Forme : cylindrique, à couteaux, à souder sur circuit imprimé...
• Avec témoin de signalisation ou non.

Dans certains secteurs (bâtiment, industrie), le choix du fusible doit se conformer à des textes réglementaires.

Contrainte thermique

Quand il est utilisé avec un composant de protection du type semiconducteur (diode, diode transil), la contrainte thermique du fusible doit être inférieure à celle du semi-conducteur :

I²t (fusible) < I²t(diode)

Fréquemment la contrainte thermique de la diode est donnée pour 10 ms (ITSM ou IFSM). La formule pour calculer le I²t est la suivante :

I²t = (I²TSM (10 ms) / 2). 10 { {exp|-2} }

Évolution

De plus en plus ce système à fusion du fusible est remplacé par des organes de disjonction réarmables, électromécaniques ou électroniques. Ces disjoncteurs offrent en outre l'avantage de pouvoir ouvrir l'ensemble des lignes du circuit alimenté (phases et neutre), isolant totalement ce dernier lors d'une intervention. Mais l'utilisation du fusible reste avantageuse quand un fort pouvoir de coupure est indispensable sous un volume réduit.

Aux faibles tensions et intensités, les "fusibles réarmables" (qui ne sont pas des fusibles, mais des résistances à cœfficient de température positif) peuvent être envisagés. Comme leur nom l'indique, ces composants n'ont pas besoin d'être remplacés après déclenchement : ils reviennent spontanément à l'état d'origine (conducteur) après la suppression ou la disparition du défaut. Comparé à un fusible classique, ils présentent néanmoins les inconvénients d'une tenue en tension limitée (quelques dizaines de volts), d'un volume supérieur, d'un temps de réponse assez long, et d'une particulièrement forte sensibilité à l'échauffement.

Références

Liens externes

• Les cartouches fusibles

Ce texte est issu de l'encyclopédie Wikipedia. Vous pouvez consulter sa version originale dans cette encyclopédie à l'adresse http://fr.wikipedia.org/wiki/Fusible_(%C3%A9lectricit%C3%A9).
Voir la liste des contributeurs.
La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
Ce texte est disponible sous les termes de la licence de documentation libre GNU (GFDL).
La liste des définitions proposées en tête de page est une sélection parmi les résultats obtenus à l'aide de la commande "define:" de Google.
Cette page fait partie du projet Wikibis.