Dimensionnement d’un circuit spécialisé

Électricité : Dimensionnement d'un Circuit Spécialisé pour Plaque de Cuisson

Dimensionnement d'un circuit spécialisé (Plaque de cuisson)

Contexte : Un Circuit sur Mesure pour les Gros Appétits Énergétiques

Les appareils de cuisson modernes (plaques à induction, vitrocéramiques) sont parmi les plus puissants de la maison. Leur demande en courant est telle qu'il est impensable de les brancher sur une prise de courant standard. Un circuit sous-dimensionné entraînerait un échauffement dangereux des câbles, un risque d'incendie et des déclenchements intempestifs. La norme NFC 15-100Norme française qui régit les installations électriques basse tension. Elle vise à assurer la sécurité des personnes et la conservation des biens. impose donc un circuit spécialiséCircuit dédié à un seul appareil ou type d'appareil (plaque, lave-linge, etc.), avec une protection et une section de câble spécifiques. pour la plaque de cuisson, c'est-à-dire un circuit qui lui est entièrement dédié depuis le tableau électrique. Cet exercice a pour but de déterminer les caractéristiques de ce circuit pour garantir une installation sûre et performante.

Remarque Pédagogique : Le dimensionnement d'un circuit est un équilibre entre trois éléments : la puissance de l'appareil, le calibre du disjoncteur qui protège le circuit, et la section (le diamètre) du câble qui peut supporter le courant sans chauffer. Ces trois éléments sont indissociables et régis par la norme.


Objectifs Pédagogiques

  • Calculer le courant d'emploi (courant nominal) d'un appareil à partir de sa puissance.
  • Choisir un calibre de disjoncteur adapté et conforme à la norme.
  • Déterminer la section de conducteur minimale requise pour un circuit donné.
  • Comprendre la logique de protection d'un circuit de forte puissance.
  • Appliquer les règles de la norme NFC 15-100 pour un circuit de plaque de cuisson.

Données de l'étude

On souhaite installer une plaque de cuisson à induction dans une cuisine. Le circuit sera alimenté depuis le tableau électrique principal.

Schéma du Circuit Spécialisé
Tableau Disj. In=? Câble (Section=?) Sortie de câble Plaque (7200W)

Données de l'installation :

  • Appareil : Plaque de cuisson à induction
  • Puissance maximale de la plaque : \(P = 7200 \, \text{W}\)
  • Tension d'alimentation du réseau (monophasé) : \(U = 230 \, \text{V}\)

Questions à traiter

  1. Calculer le courant d'emploi (courant nominal) \(I_b\) absorbé par la plaque de cuisson à pleine puissance.
  2. En vous basant sur la norme NFC 15-100, quel calibre de disjoncteur \(I_n\) devez-vous choisir pour protéger ce circuit ?
  3. Quelle est la section minimale du conducteur en cuivre (en mm²) requise par la norme pour ce calibre de disjoncteur ?

Correction : Dimensionnement d'un circuit spécialisé pour une plaque de cuisson

Question 1 : Calcul du Courant d'Emploi (Ib)

Principe :
U P Iₑ = P / U

Le courant d'emploi, noté \(I_b\), est le courant réellement consommé par un appareil en fonctionnement normal. Pour un appareil résistif comme une plaque de cuisson, on le calcule directement à partir de sa puissance (P) et de la tension du réseau (U) grâce à la formule de base de la puissance électrique.

Remarque Pédagogique :

Point Clé : Ce courant est la "charge" que le circuit doit pouvoir supporter en permanence sans danger. Toute la chaîne de protection (câbles, disjoncteur) doit être dimensionnée pour être supérieure ou égale à cette valeur, avec des marges de sécurité définies par la norme.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ P = U \times I \Rightarrow I_b = \frac{P}{U} \]
Donnée(s) :
  • Puissance \(P = 7200 \, \text{W}\)
  • Tension \(U = 230 \, \text{V}\)
Calcul(s) :
\[ \begin{aligned} I_b &= \frac{7200 \, \text{W}}{230 \, \text{V}} \\ &\approx 31.3 \, \text{A} \end{aligned} \]
Points de vigilance :

Ne pas arrondir trop tôt. Il est important de garder une certaine précision dans ce calcul. Un arrondissement à 31 A pourrait fausser le choix de la protection. Le courant réel est légèrement supérieur à 31 A, ce qui est déterminant pour la suite.

Le saviez-vous ?
Résultat : Le courant d'emploi de la plaque est \(I_b \approx 31.3 \, \text{A}\).

Question 2 : Choix du Calibre du Disjoncteur (In)

Principe :
Iₙ Iₑ 31.3 A Iₑ ≤ Iₙ 32 A

Le disjoncteur protège le circuit contre les surcharges. Son calibre, noté \(I_n\), doit être immédiatement supérieur ou égal au courant d'emploi \(I_b\). De plus, les calibres des disjoncteurs sont normalisés (10A, 16A, 20A, 25A, 32A...). On doit donc choisir la valeur normalisée qui respecte cette condition.

Remarque Pédagogique :

Point Clé : Le disjoncteur est le "gardien" du câble. On ne choisit pas le disjoncteur pour l'appareil, mais pour le câble qu'il protège. Cependant, le choix initial est bien dicté par le courant que l'appareil va consommer.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ I_b \le I_n \]
Donnée(s) :
  • Courant d'emploi calculé \(I_b \approx 31.3 \, \text{A}\)
  • Calibres normalisés : ..., 20 A, 25 A, 32 A, ...
Calcul(s) :

On cherche le calibre normalisé \(I_n\) tel que \(I_n \ge 31.3 \, \text{A}\).
Le calibre 25 A est trop petit (\(25 < 31.3\)).
Le calibre immédiatement supérieur est 32 A.

\[ \text{Choix : } I_n = 32 \, \text{A} \]
Points de vigilance :

Ne pas sous-dimensionner. Choisir un disjoncteur de 25 A ou 20 A serait une grave erreur. Le disjoncteur déclencherait en permanence à pleine puissance, et si son mécanisme était défaillant, le câble surchaufferait. La norme est très stricte sur ce point.

Le saviez-vous ?
Résultat : Le calibre du disjoncteur à installer est \(I_n = 32 \, \text{A}\).

Question 3 : Choix de la Section du Conducteur

Principe :
2.5 mm² (~20A max) 4 mm² (~25A max) 6 mm² (~32A max) Norme : Disjoncteur 32A ⇒ Câble 6mm²

La section d'un câble (son "diamètre") détermine la quantité de courant qu'il peut transporter sans surchauffer. Plus le courant est élevé, plus le câble doit être épais. La norme NFC 15-100 établit une correspondance directe et impérative entre le calibre du disjoncteur et la section minimale du câble qu'il protège.

Remarque Pédagogique :

Point Clé : C'est la règle la plus importante en sécurité électrique : le couple disjoncteur/section de câble est fixe et non négociable. On ne peut pas "panacher" en mettant un câble plus fin sur un gros disjoncteur. Pour un circuit de plaque de cuisson, la norme est explicite.

Formule(s) utilisée(s) :

Il ne s'agit pas d'une formule de calcul mais d'une règle normative à appliquer.

\[ \text{Norme NFC 15-100 (Circuit cuisson monophasé)} \] \[ \text{Disjoncteur } 32 \, \text{A} \Rightarrow \text{Section minimale } 6 \, \text{mm}^2 \]
Donnée(s) :
  • Calibre du disjoncteur choisi : \(I_n = 32 \, \text{A}\)
Calcul(s) :

Application directe de la norme : pour un disjoncteur de 32 A, la section du conducteur doit être au minimum de 6 mm².

Points de vigilance :

Ne pas utiliser de section inférieure. Utiliser un câble de 4 mm² ou 2.5 mm² sur un disjoncteur 32 A est une non-conformité majeure et un risque d'incendie direct. Le câble n'est pas conçu pour supporter le courant que le disjoncteur laisserait passer en cas de surcharge.

Le saviez-vous ?
Résultat : La section minimale requise pour le conducteur est de \(6 \, \text{mm}^2\).

Simulation Interactive de Dimensionnement

Faites varier la puissance de l'appareil pour voir comment cela impacte le choix des composants du circuit.

Paramètres de l'Appareil
Courant d'emploi (Ib)
Disjoncteur Requis (In)
Section de Câble Requise
Charge du Circuit

Pièges à Éviter

  • Utiliser une prise standard : Une plaque de cuisson ne se branche JAMAIS sur une prise de courant 16A/20A. Elle nécessite une sortie de câble dédiée et dimensionnée.
  • "Recycler" un ancien circuit : Ne jamais réutiliser un ancien circuit (four, lave-vaisselle) pour une plaque de cuisson sans vérifier que le disjoncteur ET la section du câble sont conformes aux exigences de la plaque.
  • Se tromper de correspondance : Appliquer la mauvaise correspondance entre disjoncteur et câble (ex: 32A avec du câble 4mm²) est l'une des erreurs les plus dangereuses en électricité résidentielle.
  • Négliger le serrage des connexions : Des connexions mal serrées au niveau du tableau ou de la sortie de câble créent des points de chauffe et des risques d'incendie, même si le circuit est bien dimensionné.

Pour Aller Plus Loin : Le Cas du Triphasé

Répartir la charge : Dans certaines installations, notamment les plus anciennes ou les plus grandes, on peut trouver une alimentation triphasée. Pour une plaque de cuisson, cela permet de répartir la puissance sur les trois phases. Par exemple, une plaque de 7200W en triphasé ne tirera qu'environ 10.4 A par phase (\(7200W / (230V \times \sqrt{3}) / \sqrt{3}\) ou plus simplement \(7200W / 3 / 230V\)). Le circuit serait alors protégé par un disjoncteur triphasé (ou tétrapolaire) de calibre plus faible (ex: 16A ou 20A) et des câbles de section plus petite (ex: 2.5 mm²), selon la norme. Le dimensionnement est donc complètement différent.


Le Saviez-Vous ?

La norme NFC 15-100 est un document vivant ! Elle est régulièrement mise à jour pour s'adapter aux nouvelles technologies (voitures électriques, domotique), aux nouveaux matériaux et aux retours d'expérience sur la sécurité. La version actuelle est bien plus exigeante que celle d'il y a 20 ou 30 ans, notamment sur le nombre de différentiels et de circuits spécialisés.


Foire Aux Questions (FAQ)

Puis-je mettre mon four et ma plaque sur le même circuit ?

Non. La norme NFC 15-100 est claire : le circuit de la plaque de cuisson est exclusivement dédié à la plaque. Le four doit avoir son propre circuit spécialisé, généralement protégé par un disjoncteur de 20A avec un câblage de 2.5 mm².

Qu'est-ce qu'une "sortie de câble" ?

C'est un dispositif de connexion mural qui remplace une prise de courant pour les appareils de forte puissance qui sont raccordés directement, sans fiche. Elle assure une connexion sûre et robuste et intègre un serre-câble pour éviter d'arracher les fils.


Quiz Final : Testez vos connaissances

1. Pour un circuit protégé par un disjoncteur 20A, quelle est la section de câble standard ?

2. Si on branche un appareil de 4000W sur un circuit 16A / 2.5mm², que se passe-t-il ?


Glossaire

Courant d'Emploi (Ib)
Courant électrique destiné à être transporté par un circuit en service normal. C'est le courant consommé par l'appareil.
Calibre (Disjoncteur - In)
Valeur de courant assignée au disjoncteur. Si le courant dans le circuit dépasse durablement cette valeur, le disjoncteur coupe l'alimentation pour protéger le circuit contre les surcharges.
Section (Câble)
Surface de la partie conductrice (l'âme en cuivre) d'un fil électrique, exprimée en mm². Plus la section est grande, plus le courant qu'il peut transporter sans chauffer est important.
Circuit Spécialisé
Circuit électrique qui alimente un seul et unique appareil (plaque de cuisson, lave-linge, four, etc.). Il part du tableau et possède sa propre protection (disjoncteur).
Dimensionnement d'un circuit spécialisé (Plaque de cuisson)

D’autres exercices d’Electricité Résidentielle : 

 Schéma d’un éclairage connecté
 Schéma d’un éclairage connecté

Introduction à la domotique : schéma d'un éclairage connecté Introduction à la domotique : schéma d'un éclairage connecté Contexte : Rendre son Éclairage "Intelligent" La domotique permet de rendre une maison plus confortable, plus sûre et plus économe en énergie....

Schéma de câblage d’un circuit de VMC
Schéma de câblage d’un circuit de VMC

Schéma de câblage d'un circuit de VMC (Ventilation Mécanique Contrôlée) Schéma de câblage d'un circuit de VMC (Ventilation Mécanique Contrôlée) Contexte : Assurer un Air Sain en Continu La Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC) est un équipement essentiel pour garantir...

Circuit d’Éclairage LED avec Interrupteur
Circuit d’Éclairage LED avec Interrupteur

Exercice : Circuit d’Éclairage LED avec Interrupteur Circuit d’Éclairage LED avec Interrupteur Contexte : L'alimentation sécurisée d'une Diode Électroluminescente (LED)Un composant électronique qui émet de la lumière lorsqu'un courant électrique le traverse dans le...

Comportement du Condensateur Sous Tension
Comportement du Condensateur Sous Tension

Comportement du Condensateur Sous Tension Comportement du Condensateur Sous Tension Contexte : Le circuit RCUn circuit électrique composé d'une résistance (R) et d'un condensateur (C). Il est fondamental pour créer des filtres, des oscillateurs ou des circuits de...

Analyse d’un circuit d’alimentation électrique
Analyse d’un circuit d’alimentation électrique

Analyse d’un Circuit d’Alimentation Électrique Analyse d’un Circuit d’Alimentation Électrique Triphasé Contexte : L'alimentation d'un petit atelier. Un atelier est alimenté par un réseau triphaséSystème de trois courants alternatifs de même fréquence et de même...

Puissance dans un Système Générateur-Charge
Puissance dans un Système Générateur-Charge

Exercice : Puissance dans un Système Générateur-Charge Calcul de Puissance dans un Système Générateur-Charge Contexte : L'optimisation du transfert de puissance électriqueLa quantité d'énergie électrique transférée par unité de temps. Son unité est le Watt (W).. En...

Système Triphasé à Charges Équilibrées
Système Triphasé à Charges Équilibrées

Exercice : Système Triphasé Équilibré Système Triphasé à Charges Équilibrées Contexte : Le système triphasé équilibréUn système de trois tensions alternatives de même fréquence et de même amplitude, mais déphasées de 120° les unes par rapport aux autres. C'est le mode...

Analyse du Gain en Tension d’un Amplificateur
Analyse du Gain en Tension d’un Amplificateur

Analyse du Gain en Tension d’un Amplificateur Analyse du Gain en Tension d’un Amplificateur à Émetteur Commun Contexte : L'amplificateur à émetteur communUn des trois montages de base pour un transistor bipolaire, très utilisé pour son gain élevé en tension et en...

Analyse d’un Circuit avec Diode Parfaite
Analyse d’un Circuit avec Diode Parfaite

Analyse d’un Circuit avec Diode Parfaite Analyse d’un Circuit avec Diode Parfaite Contexte : Le redressementProcessus de conversion d'une tension alternative (AC) en une tension continue (DC). est une fonction fondamentale en électronique de puissance. Cet exercice se...

Calcul du Générateur de Thévenin
Calcul du Générateur de Thévenin

Exercice : Calcul du Générateur de Thévenin Calcul du Générateur de Thévenin Contexte : Le théorème de ThéveninUn principe fondamental en analyse de circuits électriques qui permet de simplifier un circuit complexe en un générateur de tension idéal en série avec une...

Calcul du Coefficient de Régulation dans un Circuit
Calcul du Coefficient de Régulation dans un Circuit

Exercice : Calcul du Coefficient de Régulation dans un Circuit Calcul du Coefficient de Régulation dans un Circuit Contexte : Le coefficient de régulationLe coefficient de régulation est un indicateur clé qui mesure la capacité d'une alimentation à maintenir une...

Calcul de la valeur efficace de la tension
Calcul de la valeur efficace de la tension

Exercice : Calcul de la Tension Efficace Calcul de la Valeur Efficace d'une Tension Contexte : L'importance de la valeur efficaceLa valeur efficace (ou RMS) d'un courant ou d'une tension variable correspond à la valeur d'un courant ou d'une tension continue qui...

Analyse du Multivibrateur Astable
Analyse du Multivibrateur Astable

Exercice : Analyse du Multivibrateur Astable Analyse du Multivibrateur Astable Contexte : Le Multivibrateur AstableUn circuit électronique qui génère un signal de sortie oscillant (typiquement carré) sans avoir besoin d'un signal d'entrée pour le déclencher. Il n'a...

Calcul du Facteur de Qualité Q d’un Circuit
Calcul du Facteur de Qualité Q d’un Circuit

Exercice : Calcul du Facteur de Qualité (Q) Calcul du Facteur de Qualité (Q) d'un Circuit RLC Série Contexte : Le Facteur de Qualité (Q)Le facteur de qualité est une grandeur sans dimension qui décrit la sélectivité ou la 'pureté' d'un circuit résonant. Un Q élevé...

Calcul des Résistances d’Entrée en Électronique
Calcul des Résistances d’Entrée en Électronique

Exercice : Calcul des Résistances d’Entrée en Électronique Calcul des Résistances d’Entrée en Électronique Contexte : L'amplificateur à transistor bipolaireComposant à 3 bornes (Base, Collecteur, Émetteur) qui amplifie le courant. en émetteur communMontage...

Calcul de la Fréquence Propre d’un Circuit RLC
Calcul de la Fréquence Propre d’un Circuit RLC

Exercice : Calcul de la Fréquence Propre d’un Circuit RLC Calcul de la Fréquence Propre d’un Circuit RLC Contexte : Le Circuit RLC SérieUn circuit électrique composé d'une résistance (R), d'une bobine (Inductance L) et d'un condensateur (Capacité C) connectés en...

Dépannage dans un Système d’Éclairage LED
Dépannage dans un Système d’Éclairage LED

Exercice : Dépannage d'un Système d'Éclairage LED Dépannage dans un Système d’Éclairage LED Contexte : Les systèmes d'éclairage à LEDDispositifs d'éclairage utilisant des diodes électroluminescentes (LED) comme source de lumière, réputés pour leur faible consommation...

Analyse d’un Filtre Passe-Bas RL
Analyse d’un Filtre Passe-Bas RL

Exercice : Analyse d'un Filtre Passe-Bas RL Analyse d’un Filtre Passe-Bas RL Contexte : Le filtrage électroniqueProcédé qui consiste à supprimer ou atténuer certaines fréquences d'un signal électrique tout en laissant passer les autres.. Les filtres sont des...

Analyse d’un Circuit RL avec Solénoïde
Analyse d’un Circuit RL avec Solénoïde

Analyse d’un Circuit RL avec Solénoïde Analyse d’un Circuit RL avec Solénoïde Contexte : Le Circuit RL SérieUn circuit électrique comprenant une résistance (R) et une inductance (L) connectées en série, généralement à une source de tension.. Contrairement aux circuits...

Calcul du Rapport des Amplitudes Complexes
Calcul du Rapport des Amplitudes Complexes

Calcul du Rapport des Amplitudes Complexes Calcul du Rapport des Amplitudes Complexes Contexte : Le Filtre RC Passe-BasUn circuit électronique qui laisse passer les signaux de basse fréquence et atténue les signaux de haute fréquence.. En régime sinusoïdal forcé,...

Calcul de la concentration d’électrons libres
Calcul de la concentration d’électrons libres

Calcul de la concentration d’électrons libres Calcul de la concentration d’électrons libres Contexte : La conductivité électriqueCapacité d'un matériau à laisser passer le courant électrique. Elle dépend fortement de la quantité de porteurs de charge (comme les...

Calcul de la Fréquence Angulaire de Coupure
Calcul de la Fréquence Angulaire de Coupure

Calcul de la Fréquence Angulaire de Coupure Calcul de la Fréquence Angulaire de Coupure Contexte : Les filtres électroniquesCircuits qui modifient l'amplitude ou la phase d'un signal en fonction de sa fréquence. Ils sont essentiels en traitement du signal, audio, et...

Lois de l’Ohm et Kirchhoff
Lois de l’Ohm et Kirchhoff

Lois de l’Ohm et Kirchhoff Lois de l’Ohm et Kirchhoff Contexte : Le diviseur de tensionUn circuit simple qui transforme une tension élevée en une tension plus basse en utilisant une paire de résistances en série.. En tant qu'ingénieur électronicien, vous devez...

 Schéma d’un éclairage connecté
 Schéma d’un éclairage connecté

Introduction à la domotique : schéma d'un éclairage connecté Introduction à la domotique : schéma d'un éclairage connecté Contexte : Rendre son Éclairage "Intelligent" La domotique permet de rendre une maison plus confortable, plus sûre et plus économe en énergie....

Schéma de câblage d’un circuit de VMC
Schéma de câblage d’un circuit de VMC

Schéma de câblage d'un circuit de VMC (Ventilation Mécanique Contrôlée) Schéma de câblage d'un circuit de VMC (Ventilation Mécanique Contrôlée) Contexte : Assurer un Air Sain en Continu La Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC) est un équipement essentiel pour garantir...

0 commentaires
Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *