Loi Bobine Électrique

La loi de la bobine électrique regroupe les principes physiques gouvernant le comportement d’une inductance dans un circuit : la loi de Faraday (la force électromotrice induite est proportionnelle à la variation du flux magnétique, f.é.m. = −N × dΦ/dt) et la loi de Lenz (le courant induit s’oppose toujours à la variation de flux qui le crée). En pratique, une bobine s’oppose aux variations de courant, stocke de l’énergie dans son champ magnétique et génère des surtensions dangereuses lors de sa coupure brutale.

Les inductances que l’on rencontre en installation électrique

Surtension à la coupure : un risque concret

La relation fondamentale V = L × di/dt montre que toute coupure rapide d’un courant dans une inductance génère une surtension proportionnelle à la vitesse de coupure. Exemple concret : couper 10 A en 1 ms dans une inductance de 100 mH produit une surtension de 1 000 V, bien au-delà de ce que supporte un composant prévu pour 230 V.

Cette surtension, appelée kick inductif, est une cause classique de destruction des transistors de commutation et d’usure des contacts de relais. Les solutions de protection sont :

• Diode de roue libre (diode flyback) : montée en antiparallèle sur la bobine DC, elle absorbe l’énergie lors de la coupure. Simple et efficace pour les bobines DC (contacteurs, solénoïdes).
• Varistance (MOV) : montée en parallèle sur la bobine AC, elle clipe la surtension à un niveau prédéfini. Utilisée sur les bobines de contacteurs 230 V AC.
• Circuit RC d’amortissement (snubber) : absorbent les oscillations haute fréquence lors de commutations rapides (convertisseurs à découpage).

Énergie stockée et temps de décharge

L’énergie stockée dans une bobine vaut E = L × I² / 2. Pour une inductance de 200 mH parcourue par 15 A, l’énergie stockée atteint 22,5 J, comparable à l’énergie cinétique d’un objet de 1 kg lancé à 6,7 m/s. Cette énergie doit se dissiper quelque part à la coupure : c’est le rôle des protections décrites plus haut. Pour approfondir la protection des circuits, voir la norme NF C 15-100.

Questions fréquentes

Pourquoi les disjoncteurs magnéto-thermiques ont-ils un seuil magnétique ?

Le déclenchement magnétique (instantané) intervient lors d’un court-circuit franc, où le courant monte très rapidement (di/dt élevé). La bobine magnétique du disjoncteur réagit à l’intensité elle-même : dès que le courant dépasse un seuil (5 In pour une courbe B, 10 In pour une courbe C, 14 In pour une courbe D d’après le guide Hager), elle attire un noyau qui ouvre les contacts sans attendre l’échauffement du bilame. Cette ouverture rapide limite l’énergie dissipée dans le défaut.

Peut-on mesurer l’inductance d’une bobine avec un multimètre ordinaire ?

La plupart des multimètres bas de gamme ne mesurent pas l’inductance. Il faut un LCR-mètre ou un multimètre avec fonction L. À défaut, sur un montage d’essai alimenté en très basse tension, on peut l’estimer en mesurant la tension et le courant en alternatif à fréquence connue : l’impédance vaut Z = U / I, et L = √(Z² − R²) / (2π × f), R étant la résistance mesurée en continu.

Qu’est-ce que le facteur de qualité Q d’une bobine ?

Le facteur Q = L × ω / R compare la réactance de la bobine à sa résistance série ; il vaut 2π fois le rapport entre l’énergie stockée et l’énergie dissipée par période. Une bobine dont Q vaut 100 à 1 kHz a une réactance 100 fois plus grande que sa résistance : elle convient à un filtre sélectif. Un Q faible signale au contraire une bobine dont la résistance série pèse lourd.