L'anatomie d'un court-circuit

La semaine automobile a été lente du côté de BMW, car mon temps libre a été consacré au remplacement des joints qui fuyaient sous les feux de position sur le toit du camion et au remplacement d'un étrier grippé sur la Corolla 2007 de mon plus jeune fils. Alors en lieu et place d'un vrai travail automobile, je vais vous parler cette semaine des courts-circuits automobiles. Je vais expliquer en quoi ils sont fonction du « bon » type de résistance, mais au pire endroit possible.

Tout d'abord, je dois enfiler ma casquette de professeur de Hack Mechanic et vous donner un petit cours sur les bases du fonctionnement de l'électricité dans une voiture.

L'électricité est définie comme le flux de charge. Vous pouvez vous interroger sur ce que signifient réellement « débit » et « charge », mais pour les besoins de cette discussion, nous utiliserons la convention selon laquelle le courant électrique circule de la borne positive de la batterie vers le « dispositif de charge » effectuant le fonctionne (par exemple, la lumière, le moteur électrique) et termine l'aller-retour en revenant à la borne négative de la batterie. Sur un petit appareil portatif doté de piles remplaçables, comme une lampe de poche, les connexions sont établies directement aux bornes positives et négatives de la batterie. Ceci est illustré dans la figure ci-dessous.

Un dispositif de charge comme une ampoule connectée directement à une batterie.

Si vous n'avez pas travaillé sur des voitures, vous supposeriez qu'elles sont également câblées de cette façon, mais dès le début du développement de l'automobile, l'utilité d'utiliser le châssis métallique de la voiture pour une partie du circuit est devenue évidente, car de cette façon, chaque appareil (chaque lumière ou moteur) pourrait être connecté à l'aide d'un seul fil long à la batterie et d'un fil court au châssis. Initialement, certains fabricants ont mis à la terre la borne positive et d'autres la négative (et la masse positive n'était pas réservée à ces Britanniques farfelus ; étonnamment, Ford a résisté à la masse positive jusqu'au milieu des années 50), mais finalement l'industrie a standardisé la borne négative. Ainsi, l’écrasante majorité des véhicules en circulation ont leur câble négatif de batterie connecté à la masse du châssis. Des fils individuels transportent l'électricité de la borne « + » de la batterie vers chaque appareil, mais presque tous les appareils partagent un chemin de terre de retour commun à travers le châssis. Ceci est représenté pour un circuit simple dans l’illustration ci-dessous.

Un circuit simple avec un dispositif de charge et une masse de châssis utilisé comme chemin de retour.

Maintenant, ajoutons deux autres éléments au circuit : un fusible et un interrupteur. De cette façon, le courant ne circulera pas dans le circuit jusqu'à ce que l'interrupteur soit engagé, et si le circuit consomme plus de courant qu'il ne le devrait, le fusible sautera, arrêtant tout flux de courant. La plupart (mais certainement pas tous) les circuits d’une voiture ressemblent à ceci.

Un circuit automobile simple mais très représentatif avec un interrupteur et un fusible.

Dans une voiture, quand on dit qu'il y a un « court-circuit » (ou, pour être, euh, plus court, un « court-circuit »), ce que nous voulons presque toujours dire, c'est qu'il y a un fil positif dont l'isolation a déteint, provoquant le dénudage du cuivre. Les brins à l'intérieur touchent accidentellement la terre, ce qui fait que le circuit contourne le dispositif de charge auquel le fil est connecté. (Il existe un « court-circuit vers la puissance », mais les courts-circuits vers la terre sont beaucoup plus courants.) Deux de ces courts-circuits vers la terre sont illustrés dans la figure ci-dessous.

Disons que le fil situé entre le fusible et le dispositif de charge a frotté son isolation et touche la carrosserie de la voiture. Il s'agit du court-circuit n°1 représenté en vert. Dans ce cas, le courant (BEAUCOUP de courant) circulera soudainement du positif de la batterie, à travers le fusible, à travers le fil et directement à la terre. Notez que cela se produira même si l'interrupteur dans le diagramme est montré ouvert. C'est ce qu'on appelle un « court-circuit » précisément parce qu'il crée un chemin de circuit plus court que celui prévu. Parce que la quantité de courant dépasse largement la valeur nominale du fusible (croyez-moi, c'est le cas, et nous y reviendrons), le fusible sautera presque instantanément, arrêtant le flux de courant.

Courts-circuits à la masse à deux endroits possibles.

Si, au contraire, l'isolation déteinte se trouve dans la section de fil avant le fusible, alors le court-circuit n°2 (le chemin rouge) se produira. Comme pour le court-circuit n°1, BEAUCOUP de courant circulera soudainement, mais dans ce chemin, il n'y a pas de fusible à sauter, donc rien n'empêche le courant de circuler. C'est le scénario du cauchemar : un court-circuit d'un circuit sans fusible à la terre, entraînant la fonte de l'isolation, un fil brûlé et éventuellement un incendie électrique. Même s'il n'y a pas d'incendie, si le fil brûlé traverse un faisceau, l'isolation des fils adjacents dans le faisceau fondra probablement également. C'est le bordel.