Installation 12V CC. Aspects techniques à prendre en compte

Avant de commencer, nous allons indiquer une série de définitions que nous devons prendre en compte lors de l’analyse du problème:

Résistance électrique (R): 

La résistance électrique est l’opposition ou la difficulté rencontrée par un courant lorsqu’il parcourt un circuit électrique fermé, et qui permet d’arrêter ou d’atténuer la libre circulation des électrons.

L’unité de résistance est l’ ohm (W ou Ω): et l’ohm est la résistance offerte par un conducteur lorsqu’un ampère (courant) le traverse et qu’il existe entre ses extrémités une différence de potentiel (tension) d’un volt.

La résistance électrique d’un conducteur dépend de la nature du matériau, de sa longueur et de sa section, ainsi que de la température. La résistance offerte par un matériau spécifique, avec une longueur et une épaisseur définies, est appliquée à la formule:

Où, L est la longueur du câble en mètres, S la section ou l’épaisseur du câble en mm2 et  ρ la constante de résistivité du matériau dont est fait le câble.

On en déduit que:  La valeur d’une résistance est directement proportionnelle à la longueur du conducteur et inversement proportionnelle à sa section.

Plus la longueur est grande, plus la résistance est grande.
Plus la longueur est courte, plus la résistance est faible.
Plus la section est grande, moins il y a de résistance.
Plus la section est petite, plus la résistance est grande.

Loi d’Ohm

La loi d’Ohm établit que l’intensité du courant électrique (I) circulant dans un conducteur électrique est directement proportionnelle à la différence de potentiel appliquée (V) et inversement proportionnelle à sa résistance (R).

En d’autres termes, la différence de potentiel (V) qui apparaît entre les extrémités d’un conducteur donné est proportionnelle à l’intensité du courant (I) qui parcourt ledit conducteur.

  • I = courant en ampères (A)
  • V = Différence de potentiel en volts (V)
  • R = Résistance en ohms (Ω).

Puissance électrique

Lorsqu’il s’agit de courant continu (CC ou DC), la puissance électrique développée à un certain instant par un appareil à deux bornes est le produit de la différence de potentiel entre lesdites bornes et l’intensité du courant qui traverse l’appareil. Pour cette raison , la puissance est proportionnelle au courant et à la tension.

I est la valeur instantanée de l’intensité du courant et V est la valeur instantanée de la tension. Si I est exprimé en ampères et V en volts, alors P sera exprimé en watts.

Commençons par notre expérience:

Dans une installation basse tension, en courant continu, ( 12V DC) et qui maintient la puissance consommée similaire à un fonctionnement en 220V, cela nous oblige à augmenter considérablement le courant qui passe pour compenser le manque de tension. Comme explication de ce qui précède, nous utilisons la loi d’Ohm et la puissance consommée :

Comme nous l’avons mentionné précédemment, tous les câbles électriques ont une résistance au passage du courant (indiquée en ohms par mètre) qui dépend du diamètre, de la longueur et du matériau avec lequel ils sont fabriqués (généralement du cuivre). Cette résistance, aux courants élevés, crée certains désagréments tels que, par exemple, une perte de tension et, par conséquent, une perte de puissance (qui se dissipe sous forme de chaleur le long des câbles). Nous pouvons diviser notre analyse en trois parties:

  1. surtension actuelle
  2. Chute de tension
  3. Court circuit

1. Montée de courant

Lorsque nous avons une basse tension, afin de maintenir la puissance, une augmentation du courant est nécessaire, comme on le voit dans la formule de puissance:

En gardant la puissance (P) constante et en abaissant la tension (V), l’intensité du courant (I) augmente (on divise à chaque fois par un nombre plus petit)

Exemple pratique: Nous avons une ampoule de 60W que nous alimentons en 220V et en 12V, nous allons voir de quelle intensité de courant nous avons besoin dans les deux cas

Cas 1: Puissance 60w et tension 220V

Je = 60/220 = 0,2727A

Cas 2: Alimentation 60w tension 12V

Je = 60/12 = 5A

En comparant les deux cas, on voit que pour maintenir la puissance de 60W avec une tension de 12V, un courant électrique (I) 18,33 fois plus élevé que si l’on travaille à une tension de 220V est nécessaire.

Comment cela nous affecte-t-il?

Nous avons vu qu’une tension plus faible nécessite un courant électrique plus important et pour supporter ce courant beaucoup plus élevé, il faut travailler avec des câbles de section plus importante (câbles plus épais). Les câbles plus fins ont une plus grande résistance au passage du courant et une grande partie de la puissance délivrée par l’alimentation serait perdue en évitant cette résistance, augmentant le risque d’échauffement du câble. Par la loi d’Ohm, nous savons que si j’ai une tension constante (V) et que l’intensité du courant (I) augmente, la résistance (R) doit être inférieure, et pour que la résistance soit inférieure ou inférieure, il faut que la section de le câble soit plus ancien.

2. Chute de tension

Le problème de chute de tension dans un câble électrique, la différence de potentiel d’un circuit électrique, selon la loi d’Ohm (V = I * R) est directement proportionnelle à l’intensité du courant et à la résistance du câble. Si nous reprenons l’exemple précédent, nous pouvons voir de manière très claire, nous avons:

  • ampoule 60w
  • intensité du courant 5A
  • fil de cuivre
  • Section de câble de 1mm2
  • Résistivité (ρ) 0,0172 (c’est la valeur pour le cuivre)
  • Longueur de câble: 25m (comme il y a deux câbles, un aller et un retour, on a 50 mètres au total)

La résistance dans ce cas est, en appliquant la formule de résistance électrique, nous avons :

R = 0,0172 * 50/1 = 0,86 Ohm

Sur quoi, en appliquant la loi d’Ohm au fil de cuivre, V = I * R

V = 0,86 * 5 = 4,3 volts, qui est consommé par le fil de cuivre lui-même

On voit que sur le 12V initial que l’on a, 4,3 volts sont consommés par le câble, il nous reste 7,7 volts, la différence est énorme, perdre 4,3 volts par rapport au 12 c’est 35,8% de perte.

Dans le cas du travail en 220V, comme le câble est le même on aura les mêmes pertes, 4,3 volts, et par rapport au 220V c’est à peine significatif, on ne perd que 1,95%.

Comment résoudre le problème de chute de tension ?

  • Réduire la consommation
  • Réduction de la longueur des câbles
  • Augmentation de la section des conducteurs, du câble
  • Augmenter la tension de la source pour compenser les pertes

Exemple: si au lieu d’avoir un câble de 1 mm 2 j’installe un câble de 2,5 mm 2, la chute de tension serait de 1,72 volts.

3. Éviter un court-circuit

Travailler avec des installations 12V peut être dangereux. Les courants qui traversent peuvent être très élevés et il y a un risque sérieux d’incendie si les choses ne sont pas bien faites. Les installations doivent être faites avec soin et attention, en utilisant des câbles épais et bien isolés à travers les chemins de câbles et les boîtes de distribution. Les connexions doivent être robustes en utilisant des bornes et des connecteurs de bonne qualité. Et fondamentalement, mettez toujours des fusibles de protection.

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