Les installations électriques des habitations sont toutes équipées de disjoncteurs servant à couper le courant en cas de surintensité, c'est-à-dire lorsque l'intensité est anormalement élevée. On dit alors que le disjoncteur se déclenche. En effet, si l'intensité du courant devient trop importante, elle peut conduire à un échauffement des appareils électriques ou des fils de connexion et provoquer un incendie. Les disjoncteurs sont donc indispensables pour assurer la sécurité des installations électriques et celle des personnes.
Les appareils électriques de nos habitations sont branchés en dérivation.
Quelle est une conséquence possible de ce type de branchement ?
Si un appareil présente un dysfonctionnement, les autres appareils peuvent continuer à fonctionner.
On considère une installation électrique simplifiée, schématisée dans le document suivant :
Document : Schéma simplifié d'une installation électrique
Quelle loi permet de lier les intensités I, I1, I2 et I3 ?
La loi qui permet de lier les intensités I, I1, I2 et I3 est la loi des nœuds.
Quelle relation lie les intensités I, I1, I2 et I3 ?
L'application de la loi des nœuds donne :
I=I_1 + I_2 + I_3
Pour équiper sa cuisine, le propriétaire de la maison achète un four dont les caractéristiques sont les suivantes :
- Chaleur tournante
- 230 V – 2 100 W
- Nettoyage par pyrolyse
- 41,4 kg
Le four fonctionne à plein régime pendant une heure.
Parmi les propositions suivantes, quelles sont les deux affirmations correctes ?
Les deux propositions correctes sont :
- La puissance nominale du four est de 2 100 W.
- L'énergie électrique consommée par le four est de 2,1 kWh.
La tension électrique, dite efficace, délivrée par le fournisseur d'électricité est de 230 V. Les trois appareils électriques figurant sur le document sont soumis à cette tension. Pour respecter les normes en vigueur, le propriétaire installe le four de 2 100 W sur la ligne électrique comportant un disjoncteur de 20 A (disjoncteur 1 du document).
Quel calcul montre que lorsque le four est en fonctionnement normal, le disjoncteur 1 ne se déclenche pas ?
L'expression de la puissance électrique reçue par le four est :
P_{1\text{ (W)}}=U_{1\text{ (V)}} \times I_{\text{(A)}}
L'intensité qui traverse le four est donc :
I_{1\text{ (A)}}=\dfrac{P_{1\text{ (W)}}}{U_{\text{(V)}}}
I_1=\dfrac{2 \ 100}{230}
I_1=9{,}1 \text{ A}
La ligne électrique comporte un disjoncteur de 20 A. Comme l'intensité alimentant le four est inférieure à 20 A, le four en fonctionnement normal ne déclenche pas le disjoncteur 1.
En supplément du four, le propriétaire de la maison installe une plaque de cuisson et un radiateur électrique, chacun étant protégé par un disjoncteur du même type que le disjoncteur 1.
L'installation comporte alors trois appareils dont les caractéristiques sont les suivantes :
| Disjoncteur | 1 | 2 | 3 |
| Appareil électrique | Four | Plaque de cuisson | Radiateur |
| Puissance nominale (W) | 2 100 | 3 000 | 1 900 |
Dans la situation où les trois appareils fonctionnent normalement et en même temps, est-ce que le disjoncteur général de 30 A se déclenche ?
On sait déjà que l'intensité alimentant le four est I_1 = 9{,}1 \text{ A}.
Il faut calculer les autres intensités :
Celle alimentant la plaque de cuisson :
I_{2\text{ (A)}}=\dfrac{P_{2\text{ (W)}}}{U_{\text{(V)}}} = \dfrac{ 3 \ 000}{230} = 13 \text{ A}
Celle alimentant le radiateur :
I_{3\text{ (A)}}=\dfrac{P_{3\text{ (W)}}}{U_{\text{(V)}}} = \dfrac{ 1 \ 900}{230} = 8{,}3 \text{ A}
L'intensité totale est donc :
I=I_1 + I_2 + I_3
I=9{,}1 + 13 +8{,}3
I=30{,}4 \text{ A}
L'intensité des trois appareils fonctionnant normalement et en même temps est supérieure à 30 A. Ainsi, le disjoncteur général de 30 A se déclenche.