Association d'éléments en série
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Le montage série
En série ? Introduction en vidéo
Comme le démontre cette vidéo sur le montage série, la tension se répartie dans chaque récepteur en fonction de sa résistance électrique intrinsèque.
Le circuit étant cette fois-ci unique, l'intensité est identique en tout point, nous allons approfondir cela !
L'inconvénient majeur en série :
Si un récepteur est déficient, ici une lampe qui grille : tout s'éteint et il ne reste qu'à trouver quel élément est en cause... Bon courageLes anciennes guirlandes de Noël avant l'apparition des LED...
!
Schéma série tel qu'en vidéo :
L'intensité I est identique en tout point car il n'existe qu'un seul et même circuit I = 41 mA
Alors qu'au niveau des tensions :
Ug (U générateur) = 29 V ; U1 = 4 V ; U2 = 7.6 V et U3 = 17 V
Série : approche pédagogique
Le schéma ci-dessous reprend notre expérience sans l'ampèremètre avec une variante de position de l'alimentation dans un but de clarté pédagogique :
On va maintenant remplacer les voltmètres par leur représentation et ajouter des plots pour améliorer la lisibilité :
Si l'on remplace respectivement U1, U2 et U3 par leurs valeurs :
4 + 7.6 + 17 = 28.6 ≃ Ug (29 V)
On peut aisément imaginer que ces 0.4 V d'erreur sont dus aux chutes de tension dans les différents fils, contacts ainsi que dans l'ampèremètre (non représenté).
On va maintenant remplacer les voltmètres par leur représentation et ajouter des plots pour améliorer la lisibilité :
Si l'on remplace respectivement U1, U2 et U3 par leurs valeurs :
4 + 7.6 + 17 = 28.6 ≃ Ug (29 V)
On peut aisément imaginer que ces 0.4 V d'erreur sont dus aux chutes de tension dans les différents fils, contacts ainsi que dans l'ampèremètre (non représenté).
Loi sur les tensions
En série l'intensité I est identique en tout point et les tensions s'ajoutent.Reste encore à déterminer ce que font les résistances !
Tension du générateur = somme des tensions dans le circuit :
Ug = U1 + U2 + U3
↓ ↓ ↓ ↓
On applique la loi d'Ohm, U = R × I
Chaque lampe oppose une résistance différente : R1, R2, R3
La résistance équivalente vue par le générateur sera nommée Req (R équivalent)
↓ ↓ ↓ ↓
Req×I = R1×I + R2×I + R3×I
↓ ↓ ↓ ↓
I étant identique en tout point, on peut simplifier par I :
↓ ↓ ↓ ↓
Req = R1 + R2 + R3
La résistance équivalente aux résistances en série dans un circuit est égale à la somme des résistances constituantes !
Req = Σ des R du circuit
Représentation mnémotechnique du montage sérieLa résistance d'un conducteur est proportionnelle à sa longueur, ajouter des résistors en série revient à augmenter la longueur de la résistance...
Cas particulier : chaque récepteur est identique :
R1 = R2 = R3...
R1 = R2 = R3...
R équivalent = R unitaire × nombre de récepteurs
Montage série ? Méfiez-vous : il est partout !
Nous avons avancé que le montage série était rarement utilisé...Jamais je ne vous mentirai :-) mais en fait...
C'est VraiHormis les anciennes guirlandes de Noël, ce montage n'est plus utilisé, du moins directement comme un montage série !
et FauxEn fait, on l'utilise bien involontairement !
Nous allons le voir... !
Faux car chaque contact (vissé, clipsé...), chaque rallonge, chaque fil conducteur, chaque fiche, cosse...
Qui relie le générateur à son récepteur...
Se retrouve en série et engendre une chute de tension !
Voire au pire une panne (en cas de défaut, rupture...)
Il est donc essentiel de se souvenir de ceci lors d'un dépannage. Vous avez souvent connu ce genre de panne, notamment en TBTTrès Basse Tension (ex : 12 V) avec votre voiture :
- Pinces de démarrage qui ne parviennent pas à faire démarrer l'auto :
Les fils qui relient les batteries offrant une résistance trop grande (section trop faible) - Borne de batterie qui sulfate, cosse oxydée, domino desserréVoilà un exemple parlant !
Les dominos ont chauffé car le serrage était insuffisant engendrant une résistance !...
Avec risque d'incendie !
Dans les usines des campagnes périodiques de resserrageResserrage au couple, un serrage trop fort sur un fil rigide l'écrase et peut aller jusqu'à se rupture !
Par ailleurs, avec le temps, les vibrations, les à-coups électriques (marche/arrêt violents)... un jeu et donc une résistance s'installe ! et de vérification avec caméra thermique permettent de repérer les éventuels 'point chaudsUn fil mal serré introduit une résistance avec sa borne et donc une chute de tension u. u × I = P = chaleur (pertes Joule)' !
En dépannage, toujours, toujours bien garder cela à l'esprit !
Enfin, pour ceux qui doutent de l'importance de la résistance des fils, n'hésitez pas à consulter le conseil+ Mesure 3 et 4 fils, pt100, sonde PT100 en fin de page...
Le montage série est souvent utilisé coté générateur...
En effet les piles ou accumulateurs n'offrent que des tensions unitaires faibles, le plus souvent comprises entre 1.2 et 3 Volts (suivant leur technologie ; plomb, zinc, lithium...).Comme la première pile de Volta qui empilait des rondelles de cuivre, de zinc et de carton imbibé d'une solution rendue conductrice (eau salée ou équivalent).
Chaque trio n'offrant qu'environ 0.8 V, c'est la mise en série qui permettait d'atteindre la centaine de Volts pour produire des effets démonstratifs !
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Afin de pouvoir mettre en série plusieurs générateurs, il convient de choisir des modèles identiques en intensité nominale ou de s'adapter au plus faible avec réserveExemple : 1.5 V 1 A + 1.5 V 1 A = 3 V 1 A
1.5 V 1 A + 1.5 V 2 A = 3 V 1 A ! Mais n'essayer pas de les recharger !
Sans quoi le générateur le plus faible va devenir récepteur du plus fort !
Enfin, on pourrait ajouter des tensions différentes, c'est l'intensité qui compte...
Mais là aussi on évitera surtout avec des accumulateurs rechargeables !
Le meilleur exemple est celui des 2 sources identiques :
6 V 50 A et 6 V 50 A pour former 12 V 50 A.
Invité, affichez le quiz :
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Stage : INITELEC
