Régime transitoire
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Le régime transitoire est la phase d’évolution d’un circuit électrique entre deux états permanents, caractérisée par des courants et des tensions variant rapidement dans le temps. Il survient à chaque mise sous tension, coupure ou modification brusque de charge, et peut générer des surintensités ou des surtensions bien supérieures aux valeurs nominales.
Durée très variable : de quelques microsecondes (foudre, manœuvre de condensateur) à plusieurs secondes (démarrage moteur), selon la constante de temps du circuit concerné.
Régimes transitoires importants en installation électrique
| Événement transitoire | Amplitude | Durée | Protection adaptée |
|---|---|---|---|
| Démarrage moteur direct (DOL) | I = 5 – 8 × I_n | 0,2 – 3 s | Disjoncteur courbe D ou démarreur progressif |
| Coupure d’inductance (bobine de contacteur) | V = L × di/dt (plusieurs kV) | µs à ms | Clamp TVS ou varistance (MOV) en parallèle |
| Charge d’un gros condensateur (UPS, variateur) | I_peak = U/√(L/C) | µs à quelques ms | Résistance de limitation ou thyristor de charge |
| Foudre (coup indirect sur réseau) | 1 – 10 kV en µs | 8/20 µs (onde normalisée) | Parafoudre type 1 (tête TGBT) + type 2 (tableau) |
Impact sur les protections et le dimensionnement
Les disjoncteurs sont dimensionnés en régime permanent pour protéger les câbles contre les surcharges et les courts-circuits. Mais le régime transitoire impose des contraintes supplémentaires :
- Courbe de déclenchement : la courbe B (seuil magnétique 3-5 × I_n) est insuffisante pour un moteur à démarrage direct ; la courbe D (10-20 × I_n) tolère le courant d’appel transitoire sans déclencher.
- Pouvoir de coupure : en cas de court-circuit, le courant transitoire de premier pic (courant de crête) peut atteindre 2,2 fois la valeur RMS du courant de court-circuit symétrique — le disjoncteur doit pouvoir interrompre ce courant de crête sans explosion.
- Énergie I²t : l’intégrale du carré du courant pendant le transitoire détermine l’énergie dissipée dans les conducteurs — à comparer avec l’énergie admissible par la section du câble.
La NF C 15-100 calcule les chutes de tension uniquement en régime permanent (courant nominal de la charge à pleine charge stabilisée). Utiliser le courant de démarrage dans ce calcul conduirait à surdimensionner massivement les sections de câble. Les surtensions transitoires sont gérées séparément par les équipements de protection (parafoudre, varistance, TVS).
En installation réelle
Dans le tableau électrique, les régimes transitoires les plus fréquents sont le démarrage des compresseurs de climatisation ou de pompes à chaleur (courant d’appel 4-8 × I_n) et la mise sous tension des alimentations à découpage (charge des condensateurs). Un disjoncteur de courbe C (5-10 × I_n) est généralement suffisant pour les charges domestiques, sauf pour les gros moteurs à démarrage direct.
La protection contre la foudre (coups indirects sur la ligne Enedis) s’installe en tête du tableau principal (GTL), sous la forme d’un parafoudre type 2 (ou type 1+2 si alimentation aérienne). La NF C 15-100 rend le parafoudre obligatoire dans les zones à forte densité de foudroiement (Nk > 25) ou en présence d’une ligne aérienne d’alimentation.
Un démarreur progressif (soft starter) limite le courant d’appel transitoire à 2-3 × I_n en augmentant progressivement la tension appliquée au moteur. En plus de protéger le réseau, il réduit les à-coups mécaniques sur les accouplements et les courroies, prolongeant la durée de vie des équipements.
Questions fréquentes
Mon disjoncteur déclenche à chaque démarrage de pompe : que faire ?
Le courant de démarrage direct d’un moteur asynchrone atteint 5 à 8 fois le courant nominal. Si le disjoncteur est calibré en courbe B ou C, son seuil magnétique peut être atteint lors du transitoire de démarrage. Solutions : passer en courbe D, installer un démarreur progressif, ou utiliser un variateur de fréquence qui impose une montée en fréquence progressive éliminant presque totalement le courant d’appel.
Comment protéger une alimentation électronique contre les surtensions transitoires de foudre ?
Un parafoudre type 2 en tête de tableau écrête les surtensions à < 1,5 kV. Pour les équipements très sensibles (automates, serveurs), un deuxième étage de protection de type 3 (parafoudre de proximité en prise ou en coffret secondaire) réduit les résidus à < 500 V. La coordination des deux étages (distance de câblage, inductance de découplage) est essentielle pour l’efficacité de la protection.
La coupure d’un contacteur peut-elle endommager les bobines qu’il commande ?
Oui. À la coupure, l’inductance de la bobine génère une surtension V = L × di/dt qui peut atteindre plusieurs kilovolts en quelques microsecondes et claquera les contacts ou les bobinages. Une varistance (MOV) ou une diode de roue libre (en DC) branchée en parallèle sur la bobine absorbe cette énergie et limite la surtension à une valeur inoffensive pour le circuit de commande.
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