Cours electricite applique a l’automobile
Cours électricité appliqué à l’automobile
DÉFINITION :
Un circuit électrique comporte un générateur et un ou plusieurs consommateurs, les liaisons entre ces éléments sont réalisées par un conducteur.
Le générateur est la source de tension, le conducteur permet la circulation du courant électrique et le consommateur transforment cette énergie reçue.
( RAPPEL ) : GRANDEURS ÉLECTRIQUES :
La tension correspond à une force (électrique) elle est due à la différence de charge électrique entre deux bornes (différence de potentiel).
La tension s’exprime en volt et est symbolisée par la lettre (V).
L’intensité (le courant) correspondre à la quantité d’électricité (électrons) qui circule dans le circuit.
Le courant circule toujours du + vers le -.
L’intensité s’exprime en Ampère et est symbolisée par la lettre (A).
Analogie entre l’électricité et l’hydraulique :
S’il n’y a plus de tension/pression, il n’y a plus de courant/débit
Comparaison électrique / hydraulique
Le circuit électrique d’un véhicule :
Un circuit électrique automobile est constitué:
De générateur:
Batterie Alternateur
De consommateur:
Démarreur
Système éclairage/signalisation Système électronique (calculateur)
De conducteur :
Faisceau (fil électrique)
La batterie :
Elle fournit l'énergie électrique nécessaire au véhicule à l'arrêt et au démarrage.
Elle transforme l'énergie chimique qu'elle contient en énergie électrique.
L'alternateur :
Il fournit l'énergie électrique nécessaire
au véhicule et permet la charge de la batterie moteur tournant.
Il transforme l'énergie mécanique en énergie électrique
Le démarreur : Il permet de lancer le moteur thermique en rotation, Il transforme l'énergie électrique reçue en énergie mécanique
Le consommateur : Il transforme l'énergie électrique reçue en énergie : lumineuse, calorifique, mécanique.
Le calculateur : Il transforme l'énergie électrique reçue en énergie électrique de précision (pilotage d'injecteur...) pour alimenter et faire fonctionner les éléments dont il a la charge.
Les conducteurs : Il conduisent l'électricité entre les éléments.
Calcul de la section d’un fil :
La section d’un fil et la valeur d’un fusible doivent être déterminées en fonction de l’intensité qui les traverse. Un mauvais choix peut entraîner leur détérioration.
Exemple :
Le démarreur est un fort consommateur (100 à 300 A) ,son câble d’alimentation aura donc une section beaucoup plus importante que le fil d’alimentation d’une ampoule de phare (55 W).
La résistance électrique d'un conducteur dépend de ses dimensions: la longueur L et la section s.
La résistance s’exprime en Ohm (Ω) et est donnée par la formule :
R = ρ L
Le relais :
Il existe deux type de relais pour l'électricité auto : le relais simple à 4 pôles et relais inverseur à 5 pôles, dont voici les schémas (ils peuvent être aussi numérotés de 1 à 4 ou de 1 à 5) Définition :
Le relais n'est rien d'autre qu'un interrupteur.
Ce qui le différentie d'un interrupteur classique, c'est qu'il est commandé.
Au lieu de s'enclencher par la pression du doigt, il va fermer le circuit sur ordre d'un autre appareil (module, sonde...) ou interrupteur ( commodo ). Ces appareils étant eux mêmes des interrupteurs.
Le relais (suite):
La partie puissance:
C'est elle qui fait office d'interrupteur et c'est elle qui va alimenter l'appareil qui sera branché en sortie. (moteur de ventilation, phare, (pompe à essence....) Elle fournit la puissance électrique C'est un bras en acier sur lequel est placé un contacteur en acier spécial.
Il est très semblable aux rupteurs qui équipaient les voitures et qui commandaient les étincelles de bougies avant la venue des allumages électroniques.
Lorsque les contacts se touchent, le circuit est dit fermé, Le contact est établi entre l'entrée et la sortie puissance, et le courant peut alors circuler d'une borne à l'autre.
La partie commande:
Elle est "le doigt" qui va presser sur l'interrupteur , elle se compose d'une petite bobine, et d'un axe qui se trouve en son centre.
Lorsque la bobine est parcourue par un courant, l'axe qui se trouve en son centre devient un aimant.
Cet aimant va pousser ou tirer sur le bras du contacteur. Ceci aura pour effet de fermer le circuit (relais classique).
Intérêt et fonctionnalité :
Ils peuvent être commandés électriquement, et ne nécessitent pas forcément d'intervention extérieure mécanique.
Ils permettent la rupture ou la fermeture d'un circuit électrique dans lequel passe beaucoup de courant, en minimisant les risques de mauvais contact et/ou de contact permanent.
La quantité de courant qui passe lors de la mise en route de certains appareils est très importante, il évite de sur-dimentionner les sections de fils conducteurs.
Sécurité :
Ils permettent de limiter les risques d'incendies en cas de dysfonctionnement, en limitant au minimum la longueur des câblages à fort ampérage.
1 L’EQUIPEMENT ELECTRIQUE AUTOMOBILE.
1-1 :Energies mise en œuvre.
A partir de l’énergie contenue dans le carburant l’énergie chimique, le moteur produit une énergie thermique transformée par le système pistons bielles vilebrequin en énergie mécanique.
L’énergie mécanique permet d’entraîner les roues par l’intermédiaire de la transmission ainsi que d’autres éléments capables de produire d’autres énergies tels que :
L’alternateur qui produit de l’énergie électrique
La pompe de direction assistée qui produit de l’énergie hydraulique
1-2 :Flux des énergies .
Indiquer le nom des éléments et tracer par des flèches les flux d’énergie
Alimentation en énergie électrique des fonctions du véhicule
1-3 :Organisation du circuit électrique.
Compléter le tableau et tracer par des flèches les flux d’énergie
UN GENRATEUR
STATIQUE
LA BATTERIE
UN GENRATEUR
DYNAMIQUE
L’ALTERNATEUR
LES CONSOMMATEURS |
LES CIRCUITS |
Le démarreur |
Circuit de démarrage |
Bougies de préchauffage |
Circuit de préchauffage |
Bobine d’allumage |
|
Pompe à essence |
Circuit de gestion moteur (allumage, injection) |
Injecteurs |
|
Calculateurs |
|
Les projecteurs |
|
Les longues portées |
Circuit d’éclairage |
Les feux de brouillard |
|
Les feux : |
|
Stop, position, clignotants, de recul, |
Circuit de signalisation |
arrière de brouillard |
|
Les essuies-glace |
|
La lunette de dégivrage |
|
Les lèves vitres |
Circuit de confort et d’accessoires |
Le verrouillage des portes |
|
La ventilation |
|
L’ABS, L’ESP |
Circuit de sécurité |
2 LE CIRCUIT ELECTRIQUE AUTOMOBILE :
2-1 :Montage série et parallèle .
Il existe en électricité deux possibilités de montage des récepteurs
Le montage série : |
Le montage parallèle : |
Les récepteurs sont montés les uns à la suite des autres. |
Le circuit se divise en autant de fois qu’il y a de récepteurs |
Si le filament de la lampe se coupe
Le montage série :
Le montage parallèle :
Toutes les lampes ne fonctionnent pas
Le fonctionnement des autres lampes n’est pas modifié
C’est pourquoi dans une automobile, les récepteurs sont montés : en parallèle
2-2 :Réalisation du circuit automobile. Première réalisation possible.
Prenons l’exemple d’une lampe de plafonnier :
Lorsque l’interrupteur est fermé, le courant circule dans la lampe et retourne à la borne négative de la batterie
Flécher le sens du courant
Deuxième réalisation possible.
Peut-on supprimer le fil de retour ?
Comme la carrosserie est en tôle, elle est conductrice. Lorsque l’interrupteur est fermé, le courant part de la borne positive de la batterie vers la lampe avec un fil. Le circuit se ferme entre la lampe et la borne négative de la batterie par la carrosserie.
C’est la mise à la masse
Compléter le schéma avec une masse carrosserie et flécher le sens du courant
Avantages :
Moins de longueur de fils, Poids diminué
Installation moins complexe
Coût réduit
Inconvénients :
Un défaut de fixation des récepteurs à la masse ou
une oxydation entraîne une résistance au passage du courant électrique
2.1 Schématisation
Schématiser le circuit des feux de position comprenant une batterie, un interrupteur et quatre lampes protégé par un fusible.
3 LE FAISCEAU DU VEHICULE :
3-1 :Constitution.
Pour les liaisons électriques entre les différents organes électriques du véhicule, il est utilisé des fils de cuivre appelés des câbles. Ces câbles électriques sont placés l'un à côté de l'autre dans une gaine ou par un enrubannage pour former véhicule.
Colorier la batterie en rouge, le démarreur en bleu et l’alternateur en vert
…
BATTERIE
DEMARREUR |
VENTILATEUR |
4 LES CABLES ELECTRIQUES :
4-1 :Constitution.
Les câbles électriques employés en automobile sont constitués de brins de cuivre torsadés et d'un isolant en thermoplastique (chlorure de vinyle coloré).
Pour certaines connexions à la masse (batterie, moteur, etc...) on utilise des tresses de cuivre permettant d'obtenir une grande section d'un conducteur très souple.
4-2 :La section.
La section des câbles ( en mm2 ) est choisie en fonction de l’intensité du courant qu’il doit conduire.
4-21 :Règle .
En général, on tolère une chute de tension de 2,5 %
Circuit |
Chute de tension en volts admis en % |
Chute de tension en volts admis |
Densité de courant admis |
Eclairage et confort |
2,5 % |
0,3 V |
5A par mm2 |
Démarrage |
2,5 à 4 % |
0,3 à 0,5 V |
15A par mm2 |
Voici quelques exemples de calcul pour déterminer la section des câbles.
Exemple 1 :
Calculer la section du câble alimentant une lunette arrière sachant que sa consommation est de 10A
Solution :
Réponse : |
S =10 |
=2mm2 |
Exemple 2 :
Calculer la section du câble alimentant deux lampes de stop de 21W
Solution : |
|||||
La puissance totale est de : |
P = 21 x 2 = 42W |
||||
I = |
P |
= 42 |
= 3,5A |
||
L’intensité totale dans le circuit est : |
U |
||||
12 |
La section du câble est :
On sait que la densité est
Donc |
x = 3,5 x 1 |
5 |
x |
pour |
3,5A |
1mm2 |
pour |
5A |
= 0,7mm 2
Exemple 3 :
On monte des phares antibrouillards sur une installation de 12 V. Chaque lampe a une puissance de 60 W. La longueur totale du câble est de 3 m, la résistivité du cuivre est de 0,0178. La chute de tension maximum dans le câble peut être de 2,5 %.
Calculer la section du câble.
…
La section commerciale est 2 mm2
Exemple 4
Dans une installation de 12 V, l'intensité du courant que consomme le moteur de démarrage est de 250 A. La tension aux bornes de la batterie baisse jusqu'à 7 V. La chute de tension tolérée est de 4 % La longueur du câble est 1 m et sa résistivité est 0,0178 Ω.mm2/m. Déterminez la section minimum du câble de démarreur.
Solution
Chute de tension admise |
U = 7 x 0,04 = 0,28 V |
||||
Résistance du câble |
R = U = 0,28 |
= 0,00112Ω |
|||
I 250 |
|||||
Section du câble |
S = |
ρ x L |
= 0.0178 x 1 |
= 14,5 mm 2 |
|
R |
0,0012 |
||||
Le câble à prendre sera de 25 mm2 pour assurer une marge de sécurité
4-22 :Normalisation des sections :
Les sections normalisées en mm2 sont les suivantes :
0,6 mm2 ; 1 mm2 ; 1,5 mm2 ; 2,5 mm2 ; 4 mm2 ; 6 mm2 ; 10 mm2 ; 16 mm2 ; 25 mm2 ; 35 mm2 ; 50 mm2 ;70 mm2 ; 95 mm2 ; 120 mm2
4-23 : Sections les plus courantes ( Ex : espace )
Equipement 12 V |
Section en mm2 |
Fusible de protection |
Feux de route |
1,5 |
10 A |
Feux de croisement |
1,5 |
10 A |
Feux de position |
1 |
10 A |
Feux antibrouillards |
1,5 |
10 A |
Feux indicateur de direction |
1,5 |
10 A |
Circuit d’essuie-glace |
2,5 |
25 A |
Avertisseur |
1,5 |
15 A |
Lunette de dégivrage |
2,5 |
30 A |
Câble de la batterie vers le boîtier interconnexion |
4 |
50A à 70 A |
Câble du démarreur |
25 à 75 |
aucun |
5 LES CONNECTEURS :
5-1 :Constitution ;
Les jonctions sont souvent regroupées dans un boîtier connecteur, les boîtiers connecteurs sont munis de détrompeur. Chaque voie est numérotée.
5.1 Les différents modèles
Connecteur pour circuit imprimé
Connecteur de porte
Connecteur injecteur Connecteur pour calculateur
6 LES CLIPS OU LES COSSES :
Des clips ou des cosses sont sertis aux extrémités des câbles.
7 LES BOITIERS D’INTERCONNEXION :
Les liaisons entre les faisceaux sont réalisées dans le boîtier interconnexion appelé aussi platine de servitude ou Boîtier Servitude Intelligent (BSI) ou Unité Centrale Boîtier Inter Connexion (UCBIC). Sur les véhicules plus anciens, le boîtier interconnexion est appelé platine porte fusibles.
Ce boîtier supporte aussi les relais, temporisateurs, centrale clignotante, etc...
Indiquer le nom des éléments disposés sur le boîtier interconnection
Fusibles
Relais
LA PROTECTION DES CIRCUITS :
8.1 :Problème sur un circuit électrique.
Lorsque le câble est accidentellement réuni avec la masse il y a court-circuit. Le câble s’échauffe, fond et il y a risque d’incendie.
Pour éviter ces conséquences néfastes, on intercale sur le circuit des fusibles.
8.2 :Les fusibles.
8.2.1 :Constitution.
C’est un fil d’alliage spécial placé en série sur le circuit électrique à protéger. Il coupe la circulation du courant en fondant si l’intensité est supérieure à sa valeur.
Fusible à languette Fusible cylindrique en verre
8.2.2 :Calibre des fusibles.
Le calibre des fusibles est exprimé en ampères.
Règle : Il faut toujours remplacer le fusible déterioré par un fusible de même calibre.
Calibres usuels : 3, 5, 6, 8, 10, 15, 16, 18, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80 Ampères