Hystérésis

L’hystérésis désigne le décalage entre l’excitation et la réponse d’un système, qui ne repasse pas par le même état à l’aller et au retour. En électrotechnique, ce phénomène gouverne les pertes dans les noyaux magnétiques des transformateurs et, en électronique, la stabilité des relais et des thermostats qui basculent à des seuils différents à la montée et à la descente.

Applications de l’hystérésis en installation électrique

Pertes par hystérésis magnétique en pratique

Dans un transformateur ou un moteur asynchrone, les pertes par hystérésis magnétique (pertes fer) suivent la loi de Steinmetz : P_h ∝ f × B²_max. Elles croissent donc proportionnellement à la fréquence et au carré de l’induction maximale. C’est la raison principale pour laquelle les transformateurs de puissance raccordés au réseau fonctionnent à basse fréquence (50 Hz en Europe) : doubler la fréquence doublerait les pertes hystérésis et accentuerait l’échauffement du noyau.

Pour un tableau électrique raccordant un transformateur de séparation (salle de bain, local technique humide), les pertes fer se traduisent par un échauffement constant même à vide. Le transformateur doit être surdimensionné si des harmoniques élevées sont présentes dans l’installation : les variateurs de vitesse ou les onduleurs produisent des composantes harmoniques (5e, 7e rang) qui augmentent B_max et f_effectif, amplifiant les pertes hystérésis au-delà des valeurs nominales. La NF C 15-100 encadre l’utilisation des transformateurs de séparation en milieu humide via le schéma IT local.

FAQ terrain

Mon interrupteur différentiel déclenche mais se réarme immédiatement — est-ce normal ?
Non. L’hystérésis de sécurité du DDR impose que le courant de défaut soit retombé au-dessous du seuil de réarmement (≈ 15 mA pour un DDR 30 mA) avant que le mécanisme puisse se réarmer. Si le DDR se réarme spontanément sans intervention, soit le défaut est intermittent (isolement dégradé qui se referme après la coupure), soit le DDR est mécaniquement défaillant. Dans les deux cas, le circuit doit être contrôlé avant tout réarmement définitif.

Comment réduire les pertes par hystérésis dans un transformateur ancienne génération ?
La méthode principale est le remplacement du noyau par des tôles à grains orientés (GO) en alliage silicium-fer, qui présentent une perméabilité magnétique bien supérieure et une aire du cycle B-H réduite. Sur l’existant, s’assurer que le transformateur fonctionne à son induction nominale (ni sous-chargé, ni en saturation) réduit également les pertes. Un transformateur fonctionnant en permanence à 30 % de charge présente un rendement médiocre — mieux vaut un transformateur de moindre puissance nominale.

L’hystérésis d’un thermostat peut-elle être réglée sur le terrain ?
Cela dépend du modèle. Les thermostats programmables numériques récents (Honeywell, Hager, Delta Dore) permettent de régler le différentiel via le menu de configuration, typiquement entre 0,3 et 3 °C. Les anciens thermostats bimétalliques ont un différentiel fixe lié à la mécanique du bilame — non réglable. Sur une installation neuve, préférer un thermostat programmable numérique qui offre également un réglage du mode veille et une horloge hebdomadaire pour optimiser la consommation.