Exercices Électricité

Schéma d’installation d’un télérupteur

Schéma d'installation d'un télérupteur pour commander plusieurs points lumineux

Schéma d'installation d'un télérupteur pour commander plusieurs points lumineux

Contexte : Commander la Lumière depuis une Multitude de Points

Comment allumer et éteindre un même groupe de lampes depuis trois, quatre, ou même dix endroits différents ? Un interrupteur simple ne le permet pas. Un montage va-et-vientMontage à deux interrupteurs permettant de commander un point lumineux depuis deux endroits. est limité à deux points de commande. La solution est le télérupteurAppareil modulaire qui change l'état d'un circuit (ON/OFF) à chaque impulsion électrique qu'il reçoit.. Installé dans le tableau électrique, il agit comme une mémoire : chaque impulsion envoyée par un bouton-poussoirInterrupteur qui ne reste pas enclenché. Il revient à sa position initiale après avoir été pressé, envoyant une brève impulsion de courant. inverse l'état des lampes. Ce système permet de connecter un nombre quasi illimité de points de commande en parallèle. Cet exercice vise à comprendre le câblage et le fonctionnement de ce montage très courant.

Remarque Pédagogique : Le télérupteur est un autre exemple parfait de la séparation entre un circuit de commande (les boutons-poussoirs, en très basse consommation) et un circuit de puissance (les lampes). Cette dissociation est la clé de sa flexibilité et de sa sécurité.

Objectifs Pédagogiques

  • Comprendre le rôle et l'avantage d'un télérupteur par rapport à un va-et-vient.
  • Identifier les composants du circuit : disjoncteur, télérupteur, boutons-poussoirs, points lumineux.
  • Lire et interpréter un schéma de câblage multifilaire.
  • Dimensionner la protection d'un circuit d'éclairage.
  • Distinguer le câblage du circuit de commande de celui du circuit de puissance.

Données de l'étude

On souhaite réaliser l'éclairage d'un long couloir avec 4 points lumineux. L'allumage doit pouvoir se faire depuis 3 endroits différents à l'aide de boutons-poussoirs.

Schéma de l'Installation Électrique
Tableau Disj. Iₙ=? Télérupteur A1 A2 1 2 Retour Lampe Retour Poussoirs Neutre Boutons-poussoirs Points lumineux

Données de l'installation :

  • Points lumineux : 4 ampoules LED
  • Puissance par ampoule : \(P_{\text{ampoule}} = 9 \, \text{W}\)
  • Tension d'alimentation : \(U = 230 \, \text{V}\)

Questions à traiter

  1. Calculer la puissance totale du circuit d'éclairage, puis son courant d'emploi \(I_b\).
  2. En déduire le calibre du disjoncteur et la section de câble normalisés à utiliser pour le circuit de puissance (lampes).
  3. Expliquer pourquoi le circuit de commande (boutons-poussoirs) peut être câblé avec une section de fil plus faible que le circuit de puissance.

Correction : Schéma d'installation d'un télérupteur pour commander plusieurs points lumineux

Question 1 : Puissance Totale et Courant d'Emploi

Principe :
P₁ P₂ P₃ P₄ +++ Pₜₒₜₐₗ = Σ Pᵢ Iₑ = Pₜₒₜₐₗ / U

Les points lumineux d'un même circuit sont branchés en parallèle. Leur puissance totale est donc la somme des puissances individuelles. Une fois la puissance totale connue, on peut calculer le courant d'emploi (\(I_b\)) avec la formule de la puissance électrique \(P = U \times I\).

Remarque Pédagogique :

Point Clé : Le calcul du courant d'emploi est la première étape indispensable de tout dimensionnement de circuit. C'est cette valeur qui va dicter le choix de tous les autres composants de protection.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ P_{\text{totale}} = n \times P_{\text{ampoule}} \]
\[ I_b = \frac{P_{\text{totale}}}{U} \]
Donnée(s) :
  • Nombre d'ampoules : \(n = 4\)
  • Puissance par ampoule : \(P_{\text{ampoule}} = 9 \, \text{W}\)
  • Tension : \(U = 230 \, \text{V}\)
Calcul(s) :

1. Calcul de la puissance totale :

\[ \begin{aligned} P_{\text{totale}} &= 4 \times 9 \, \text{W} \\ &= 36 \, \text{W} \end{aligned} \]

2. Calcul du courant d'emploi :

\[ \begin{aligned} I_b &= \frac{36 \, \text{W}}{230 \, \text{V}} \\ &\approx 0.157 \, \text{A} \end{aligned} \]
Points de vigilance :

Puissance des LED : La puissance des ampoules LED est très faible comparée aux anciennes ampoules à incandescence. Le courant d'emploi d'un circuit d'éclairage moderne est donc très bas, mais les règles de dimensionnement de la norme restent les mêmes pour garantir la sécurité mécanique et la protection contre les courts-circuits.

Le saviez-vous ?

Avec d'anciennes ampoules de 75W, la puissance totale aurait été de 300W et le courant de 1.3A. L'utilisation des LED a permis de diviser la consommation des circuits d'éclairage par un facteur de 8 à 10 !

FAQ en rapport avec la question :
Doit-on compter la puissance de la bobine du télérupteur ?

Non. La bobine du télérupteur consomme une très faible puissance (quelques Watts) et est alimentée par le circuit de commande, pas par le circuit de puissance des lampes. Sa consommation est donc négligeable et ne rentre pas dans le calcul du courant d'emploi du circuit d'éclairage.

Résultat : La puissance totale est de 36 W et le courant d'emploi est d'environ 0.16 A.

Question 2 : Dimensionnement du Circuit de Puissance

Principe :
Disj. 10A Protection Câble 1.5 mm² Norme NFC 15-100

La norme NFC 15-100 définit des règles strictes pour les circuits d'éclairage. Elle impose un calibre de disjoncteur maximal et une section de câble minimale, quel que soit le courant calculé (qui est souvent très faible avec les LED). Le but est d'assurer une protection robuste contre les courts-circuits et une bonne solidité mécanique des câbles.

Remarque Pédagogique :

Point Clé : Pour les circuits d'éclairage, on n'applique pas la règle "calibre juste au-dessus du courant d'emploi". On applique directement la règle de la norme, qui est plus contraignante et standardisée. C'est un cas particulier par rapport aux circuits de forte puissance.

Formule(s) utilisée(s) :

Application des règles de la norme NFC 15-100 pour un circuit d'éclairage.

\[ \text{Disjoncteur } \le 16 \, \text{A} \]
\[ \text{Section de câble } \ge 1.5 \, \text{mm}^2 \]
Donnée(s) :
  • Type de circuit : Éclairage
  • Courant d'emploi : \(I_b \approx 0.16 \, \text{A}\)
Calcul(s) :

Le courant d'emploi est très faible, mais la norme impose un minimum. On choisit le plus petit calibre de disjoncteur standard autorisé pour l'éclairage, soit 10A (ou 16A, qui est aussi autorisé).

\[ \text{Choix du disjoncteur : } I_n = 10 \, \text{A} \]

Pour un disjoncteur de 10A (ou 16A), la section de câble minimale imposée par la norme est de 1.5 mm².

\[ \text{Choix du câble : } S = 1.5 \, \text{mm}^2 \]
Points de vigilance :

Nombre de points lumineux : La norme limite le nombre de points lumineux à 8 par circuit d'éclairage protégé par un disjoncteur 16A (ou 10A) et câblé en 1.5 mm². Avec 4 points lumineux, nous sommes bien en dessous de cette limite.

Le saviez-vous ?

Autrefois, on protégeait les circuits avec des fusibles. Le problème est qu'un fusible grillé pouvait être remplacé par un fusible de calibre supérieur (ou pire, par du papier d'aluminium !), annulant la protection. Le disjoncteur, non remplaçable et réarmable, a grandement amélioré la sécurité.

FAQ en rapport avec la question :
Puis-je utiliser un câble plus gros, comme du 2.5 mm² ?

Oui, absolument. Qui peut le plus peut le moins. Utiliser une section de câble supérieure à la norme est toujours autorisé et augmente même la sécurité (moins d'échauffement, moins de chute de tension). En revanche, l'inverse est formellement interdit.

Résultat : Le circuit de puissance doit être protégé par un disjoncteur de 10A (ou 16A) et câblé en 1.5 mm².

Question 3 : Différence entre Circuit de Commande et de Puissance

Principe :
Commande Impulsion (faible I) Fil fin (ex: 1.5mm²) Puissance Courant continu (Iₑ) Gros fil (ex: 1.5mm²) Télérupteur

Le circuit de puissance (en rouge/violet sur le schéma) est celui qui supporte tout le courant des lampes (\(I_b\)). Ses câbles doivent être dimensionnés pour ce courant. Le circuit de commande (en noir/rouge fin) ne sert qu'à envoyer une brève impulsion à la bobine du télérupteur. Le courant y est très faible et ne dure qu'une fraction de seconde. Par conséquent, un fil de section plus faible (bien que la norme impose 1.5 mm² pour des raisons de solidité) serait techniquement suffisant.

Remarque Pédagogique :

Point Clé : Le fait que tous les boutons-poussoirs soient câblés en parallèle est la clé du système. Peu importe quel bouton est pressé, il ferme le circuit de commande et envoie l'impulsion à la même bobine A1/A2.

Formule(s) utilisée(s) :

Analyse qualitative, pas de formule.

Donnée(s) :

Analyse du schéma et des principes de fonctionnement.

Calcul(s) :

Aucun calcul requis.

Points de vigilance :

Ne pas mélanger les circuits : Il est absolument interdit de faire passer des fils du circuit de commande et du circuit de puissance dans la même gaine si la tension n'est pas la même (cas des télérupteurs à très basse tension, rares en résidentiel mais courants en industrie).

Le saviez-vous ?

Les télérupteurs sont les ancêtres des systèmes domotiques. Le principe d'un circuit de commande séparé qui pilote des actionneurs de puissance est exactement le même que celui utilisé aujourd'hui dans les maisons connectées, mais de manière électronique et non plus électromécanique.

FAQ en rapport avec la question :
Pourquoi la norme impose-t-elle quand même du 1.5 mm² pour la commande ?

Principalement pour des raisons de robustesse mécanique. Un fil plus fin (comme le 0.75 mm² utilisé en électronique) serait trop fragile pour être tiré dans des gaines et manipulé dans des boîtes de dérivation sans risquer de se casser. La norme privilégie la fiabilité de l'installation.

Résultat : Le circuit de commande ne transporte qu'une brève impulsion de faible courant, tandis que le circuit de puissance supporte en permanence le courant de toutes les lampes.

Simulation Interactive du Télérupteur

Cliquez sur les différents boutons-poussoirs pour observer le fonctionnement du télérupteur et l'allumage des lampes.

Points de Commande
État du Télérupteur OFF
État des Lumières ÉTEINTES
Visualisation du Circuit
État du Circuit Bobine A1/A2 Circuit Puissance

Pièges à Éviter

  • Utiliser des interrupteurs va-et-vient : Un télérupteur ne fonctionne qu'avec des boutons-poussoirs. Un interrupteur classique laisserait la bobine sous tension en permanence, ce qui la ferait griller.
  • Câbler les boutons-poussoirs en série : Les boutons-poussoirs doivent impérativement être câblés en parallèle. En série, il faudrait appuyer sur tous les boutons en même temps pour que cela fonctionne.
  • Mettre les lampes sur le circuit de commande : Le circuit de commande n'est pas protégé pour alimenter des lampes. Celles-ci doivent être sur le circuit de puissance, commuté par les bornes 1 et 2 du télérupteur.
  • Omettre le disjoncteur de protection : Chaque circuit, y compris celui du télérupteur, doit partir d'un disjoncteur dédié au tableau électrique pour assurer la sécurité.

Pour Aller Plus Loin : Le Télérupteur Silencieux et Connecté

L'évolution de la commande : Le "clac" caractéristique du télérupteur électromécanique peut être gênant. Il existe aujourd'hui des télérupteurs électroniques, dits "silencieux", qui utilisent un relais statique (un composant électronique) pour commuter la puissance sans aucun bruit mécanique. De plus, des modèles connectés (WiFi, Zigbee, etc.) permettent de commander l'éclairage non seulement depuis les boutons-poussoirs, mais aussi via un smartphone, un assistant vocal ou des scénarios domotiques, offrant une flexibilité encore plus grande.

Le Saviez-Vous ?

Le nom "télérupteur" vient de la contraction de "télé-interrupteur", signifiant "interrupteur commandé à distance". Le principe de base, inventé à la fin du 19ème siècle, est resté pratiquement inchangé pendant plus de 100 ans et reste une solution simple et robuste pour la commande d'éclairage multiple.

Foire Aux Questions (FAQ)

Puis-je ajouter un voyant lumineux sur mes boutons-poussoirs ?

Oui, c'est possible, mais cela nécessite un câblage spécifique. Il faut utiliser des boutons-poussoirs avec un contact auxiliaire et ramener un fil de neutre à chaque bouton pour alimenter le voyant. Certains télérupteurs sont aussi conçus pour alimenter directement les voyants des boutons.

Que se passe-t-il si j'appuie sur deux boutons en même temps ?

Comme les boutons sont en parallèle, appuyer sur un ou plusieurs boutons simultanément a exactement le même effet qu'en presser un seul : le circuit de commande est fermé, une seule impulsion est envoyée à la bobine, et le télérupteur change d'état une seule fois.

Quiz Final : Testez vos connaissances

1. Quel type d'interrupteur est indispensable pour un montage télérupteur ?

2. Dans un circuit télérupteur, les boutons-poussoirs sont connectés...

Glossaire

Télérupteur
Appareil modulaire qui change l'état d'un circuit (ON/OFF) à chaque impulsion électrique qu'il reçoit. Il permet de commander un circuit depuis un nombre illimité de points.
Bouton-poussoir
Interrupteur qui ne reste pas enclenché. Il revient à sa position initiale après avoir été pressé, envoyant une brève impulsion de courant pour commander le télérupteur.
Circuit de Commande
Partie du circuit qui transporte l'ordre de commutation (des boutons-poussoirs à la bobine du télérupteur). Il est de faible puissance.
Circuit de Puissance
Partie du circuit qui transporte l'énergie nécessaire au fonctionnement des lampes. Il est commuté par le contact interne du télérupteur.
Schéma d'installation d'un télérupteur pour commander plusieurs points lumineux

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...

0 commentaires
Soumettre un commentaire

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