Effet inductif
Résumez cet article :
L’effet inductif désigne le comportement d’un composant bobiné — inductance, transformateur, moteur — qui s’oppose aux variations de courant en stockant l’énergie dans un champ magnétique. La loi fondamentale est u = L × di/dt (loi de Lenz) : plus la variation de courant est rapide, plus la tension induite qui s’y oppose est élevée.
Manifestations pratiques de l’effet inductif
| Situation | Valeur / comportement | Conséquence pratique |
|---|---|---|
| Démarrage direct moteur (DOL) | Courant d’appel 5 à 8 × In | Disjoncteur courbe D ou temporisation magnéto-thermique |
| Circuit RL — montée en courant | τ = L/R (constante de temps) | Courant monte exponentiellement : i(t) = Im × (1 – e–t/τ) |
| Coupure d’une inductance sans protection | Surtension de claquage > 1 000 V | Destruction contacts ou composants — diode de roue libre obligatoire |
| Bobine de choc (inductance de mode commun) | Impédance croissante avec f | Filtre CEM : bloque les perturbations HF des variateurs vers le réseau |
| Transformateur d’isolement | Couplage magnétique mutuel | Séparation galvanique, adaptation de tension, réduction du bruit de mode commun |
Impédance inductive et fréquence
L’impédance d’une bobine est XL = 2πfL. Elle croît linéairement avec la fréquence : à 50 Hz, une inductance de 10 mH présente 3,14 Ω ; à 10 kHz, 628 Ω. C’est l’inverse du comportement capacitif. À très haute fréquence, une bobine se comporte comme un circuit ouvert — principe exploité par les filtres passe-bas LC des alimentations à découpage.
En pratique, chaque câble d’installation possède une inductance linéique d’environ 0,3 à 0,5 µH/m. Sur un câble de 20 m, cela représente < 10 µH : négligeable à 50 Hz (XL < 3 mΩ), mais significatif pour les fronts rapides des variateurs (temps de montée < 1 µs), d’où les contraintes d’isolement renforcé des câbles moteur conformément à la NF C 15-100.
Effet inductif en installation réelle
Lors du démarrage direct d’un moteur de 7,5 kW (In = 15 A), le courant d’appel atteint 80 à 120 A pendant 0,3 à 2 secondes. Le disjoncteur moteur doit être sélectionné avec une courbe D (déclenchement magnétique à 10–20 × In) pour ne pas déclencher sur ce transitoire inductif. Ce réglage est distinct du calibre thermique qui protège le câble dans le tableau électrique.
La diode de roue libre (freewheeling diode), placée en antiparallèle sur un bobinage de contacteur ou de relais, est indispensable : à l’ouverture du circuit, l’énergie stockée dans le champ magnétique (E = ½LI²) doit se dissiper sans créer de surtension destructrice. Sans elle, la tension peut dépasser 1 000 V sur un circuit 24 V DC, détruisant le transistor de commande.
Questions fréquentes
- Pourquoi choisir une courbe D plutôt que C pour un disjoncteur moteur ?
- La courbe D déclenche magnétiquement entre 10 et 20 fois le calibre (contre 5 à 10 pour la courbe C). Elle tolère le fort courant d’appel inductif d’un moteur au démarrage direct sans déclencher intempestivement, tout en protégeant contre un vrai court-circuit. La courbe C convient aux charges résistives et à l’éclairage.
- Comment calculer la constante de temps d’un circuit RL ?
- τ = L / R, en secondes. Pour un bobinage de contacteur de 500 mH avec une résistance de bobine de 50 Ω : τ = 0,5 / 50 = 10 ms. Au bout de 5τ (50 ms), le courant a atteint 99,3 % de sa valeur finale. Cette donnée est utile pour dimensionner les temporisations des automatismes en séquence de démarrage.
- Quel est l’impact de l’inductance de câble sur un variateur de fréquence ?
- Les fronts de commutation rapides (dU/dt de 1 à 10 kV/µs) générés par les IGBT d’un variateur interagissent avec l’inductance et la capacité parasite du câble moteur pour créer des réflexions d’ondes et des surtensions en bout de câble (jusqu’à 2 × Vbus). Au-delà de 50 m, un filtre dU/dt ou une inductance de sortie est recommandée pour protéger l’isolement du moteur.
Résumez cet article :
Autres termes du glossaire — Mécanismes électriques
