Les Condensateurs

Généralités

Le condensateur est un des principaux composants utilisés dans les appareils électronique.
Dans sa forme la plus simple il est constitué de deux lames métalliques appelées "Armatures", en aluminium placées à faible distance mais sans contact.

Si ces armatures sont reliées à une batterie, le condensateur se charge et une tension égale à celle de la batterie s'établit entre les armatures. Cette tension est maintenue même si on déconnecte la batterie.

La propriété que le condensateur possède à emmagasiner une quantité d'électricité et à la conserver est appelée capacitéelle est mesuré en Farad.

Les dimensions des armatures ont un rapport direct avec la capacité, plus la surface des lamelles est grande plus la capacité du condensateur sera élevée. On trouve entre les deux armatures de l'air qui isole mais aussi d'autres matériaux appelésDIELECTRIQUE. Ils doivent avoir des propriétés isolantes, ils peuvent être en mica, en papier imprégné d'huile ou de paraffine, en plastique, en porcelaine ou encore en céramique.

Avoir un diélectrique autre que de l'air augmente la capacité du condensateur.
Le facteur d'augmentation de la capacité est appelé CONSTANCE DIELECTRIQUE.
Par exemple:

• L'air a comme valeur 1
• Le papier imprégné de paraffine, entre 3 et 4
• La céramique, 5,5
• Le mica, 7

Ces valeurs indiquent que si l'espace d'air entre les armatures est changé en une épaisseur de mica, la capacité du condensateur sera multipliée par 7.
Si la plaque est en céramique, la capacité est multipliée par 5,5.
La capacité des condensateurs est donc le FARAD (symbole F), on utilise généralement des sous-multiples du Farad, les MicroFarads (symbole µF), NanoFarads (nF), PicoFarads (pF)...

• microFarad: un millionième de Farad
• nanoFarad: 1000 fois plus petit que le microFarad
• picoFarad: un millionième de microFarad

Le condensateur est représenté dans les circuits électriques par le symbole graphique:. Les deux traits épais l'un en face de l'autre représentent les armatures auxquelles sont reliées les connexions. 

Le condensateur est un composant en mesure d'emmagasiner l'énergie électrique.
La capacité totale (Ct) de deux ou plusieurs condensateurs (C1, C2, C3,...) montés en parallèle équivaut à l'addition de leurs capacités. Exemple avec trois condensateurs de 10µF, de 20µF et de 40µF:

• Ct= C1+C2+C3
• soit= 10+20+40 = 70µF

La capacité totale de plusieurs condensateurs montés en parallèle est toujours plus élevé que la plus forte des capacités en jeu!
Dans l'exemple la plus forte valeur est de 40µF et la capacité totale est de 70µF. 
La capacité totale (Ct) de plusieurs condensateurs montés en série s'obtient grâce à une formule:
La somme des inverses des capacité Soit 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ... + 1/Cn

Exemple avec deux condensateurs en série de 10µF et de 20µF:

• Ct = 1/C1 + 1/C2 = (C2/C1*C2) + (C1/C1*C2)
• Ct= (C1+C2)/(C1*C2)
• soit= (10+20)/(10*20)= 30/200 = 0,15

Deux remarques importantes:
-- Dans le cas d'une association de deux condensateur en parallèle, il est donc plus simple de calculer la somme des capacité divisé par la multiplication des capacité.
-- Il ne faut pas se tromper dans les ordres de grandeurs, ici chaque composants est de l'ordre du microFarad, la valeur équivalente est donc de 0,15uF mais aussi de 150nF

Exemple avec plus de deux condensateurs en série de 10µF, de 20µF et de 30µF:

• Ct = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
• Ct = 1/Cx + 1/C3
• (C1+C2)/(C1*C2) = Cx
• Ct= (Cx+C3)/(Cx*C3) etc
• soit= (10+20)/(10*20)= 0,15µF pour Cx
• Ct = (0,15+30)/(0,15*30)= 30,15/4,5 = 6,7

Pour une association de trois condensateurs en parallèle de 10uF, 20uF et 30uF, la capacité équivalente est de 6,7uF ... 
La capacité totale de plusieurs condensateurs montés en série est toujours PLUS FAIBLE que la plus petite valeur des capacités en jeu!

Unités de capacités

1 FARAD= 10⁶ microfarad (µF) = 10⁹ nanofarad (nF) = 10¹² picofarad (pF). 

Unité des condensateurs

1µF	1 000nF	1 000 000 pF
0,5µF	500nF	500 000 pF
0,2µF	200nF	200 000 pF
0,05µF	50nF	50 000 pF
0,005µF	5nF	5 000 pF
0,0005µF	0,5nF	500 pF

Types de condensateurs

Comme déjà dit précédemment, un condensateur est constitué par deux armatures et un diélectrique. La nature du diélectrique nous permet de classer les condensateurs:

• condensateurs au PAPIER
• condensateurs au MICA
• condensateurs CERAMIQUE
• condensateurs ELECTROLYTIQUES;

Il existent des règles internationales qui régissent la fabrication des composants électroniques. Les condensateurs portent les indications suivantes nécessaires aux caractéristiques d'emplois:

• capacité nominale en pF, nF ou µF
• tension nominale en Volts (V)
• tolérance sur la capacité en pourcentage (%)
• symbole définissant le type de condensateur
• nom du fabricant
• date de fabrication.

La capacité nominale et la tension nominale sont toujours indiquées, les autres sont facultatives. C'est la capacité nominale qui est donné en premier suivie de la tension nominale. 
La TENSION NOMINALE (Vn) ou TENSION DE SERVICE (Vs) est la tension continue maximale que l'on peut appliquer dans les conditions d'utilisation courante aux armatures du condensateur sans risque de détérioration. Il ne faut pas la confondre avec la TENSION D'ESSAI (Ve) qui est souvent indiquée aussi et qui est la tension à utiliser pour certains essais de contrôle du condensateur. Le tension d'essai (Ve) est en général égale à trois fois la tension de service (Vs). Si un condensateur porte la mention 1500Ve, cela veut dire que la tension continue est de: 1500 / 3 = 500 Vn. Si on applique à ses armatures une tension supérieure à 500V, le condensateur risque d'être détérioré. On dit aussi parfois dans le jargon "tension de claquage". 
L'autre donnée importante sur un condensateur est la tolérance sur la valeur de la capacité; les autres données n'ont qu'une importance secondaire.

Les condensateurs au papier

Les condensateurs au papier sont fabriqués en enroulant deux feuilles très minces d'aluminium, isolées par un ruban de papier qui peut être imprégné d'huile ou de paraffine. La capacité de ces condensateurs dépend de l'épaisseur du papier et de la longueur des armatures. La tension maximale que l'on peut appliquer dépend du papier, c'est à dire du diélectrique.
L'ensemble est placé dans un tube de verre ou d'une autre matière. Une connexion est soudée sur chacune des deux armatures. Le condensateur est scellé hermétiquement dans son enveloppe par un mastic de goudron ou par injection de plastique. nCela permet d'empêcher tout contact avec l'humidité de l'atmosphère qui peut endommager l'isolement entre les armatures.
Les caractéristiques du condensateur sont ensuite imprimées sur l'enveloppe externe.

Il existe aussi des condensateurs dits de PAPIER METALLISE, les feuilles d'aluminium sont ici remplacées par une fine couche de métal déposée sur le papier. Cela permet de réduire les dimensions du condensateur.
On peut également trouver des condensateurs dont le diélectrique est une feuille de polystyrène. Les propriétés isolantes de ce matériau sont plus élevées que celle du papier. Cela permet aussi de réduire les dimensions du condensateur.
Les condensateurs au papier existent avec des valeurs comprises entre 500pF et 0,5pF. Les valeurs de tension nominale sont généralement de 160Vn, 250Vn, 400Vn, 630Vn et 1000Vn. Ces valeurs de tension nominale correspondent respectivement à 400Ve, 625Ve, 1000Ve, 1500Ve et 3000Ve environ.
IMAGE CONDENSATEUR AU PAPIER

Les condensateurs au mica

Les condensateurs au mica sont fabriqués en empilant alternativement des feuilles de mica et des feuilles de cuivre ou d'aluminium de très faible épaisseur. Le tout est comprimé et imprégné d'une matière isolante.
Une des armatures du condensateur est formée de feuilles métalliques de numéros impairs reliées entre elles. L'autre armature est constituée de feuilles métalliques de numéros pairs.
Un autre type de condensateur au mica est fabriqué en recouvrant une très légère couche d'argent les deux faces d'une feuille de mica. Ces couches constituent les armatures du condensateur et sont soudées aux connexions couvertes d'une couche de cire minérale ou de feuilles de mica ou encore de plastique.
La valeur de la capacité nominale des condensateurs au mica est généralement exprimée en PicoFarads et peut varier de quelques unités à 10 000pF. Les dimensions réduites de ces condensateurs ne permettent pas d'y inscrire beaucoup d'informations. Elles y sont en abrégé. Un condensateur marqué 1000/10 a une capacité de 1000pF avec une tolérance de 10%.
IMAGE CONDENSATEUR EN MICA

Les condensateurs céramique

Les condensateurs céramique ont souvent la forme de petits tubes, de disques ou de pastilles. Ils sont fabriqués soit par des procédés chimiques, soit par des procédés mécaniques. Il est appliqué une couche mince conductrice sur les deux faces opposées d'une lame en céramique.
Les valeurs des capacités de ces condensateurs diffèrent selon la céramique variant de 1pF à 100000pF (soit 0,1µF)! Cette valeur de capacité est généralement indiquée par le code des couleurs.
Comme pour les condensateurs en papier, ceux en céramique en forme de tube ont une connexion reliée à l'armature extérieure.
IMAGE CONDENSATEUR CERAMIQUE

Les condensateurs électrolytiques

Un condensateur électrolytique est composé de deux armatures souvent en aluminium séparées par un diélectrique. Celui-ci est une très mince couche d'oxyde déposée sur une des deux armatures. Les deux armatures d'aluminium sont séparées par une couche de tissu de gaze ou de papier, imprégnés d'une solution saline. Le rôle de la solution est de renouveler en continu la couche diélectrique d'oxyde déposée sur l'aluminium.
Comme la couche du diélectrique est très fine, ces condensateurs sont de taille réduite. Les capacités de ceux-ci peuvent aller de 0,5µF à 5000µF.
Ces condensateurs électrolytiques ont la propriété d'être POLARISES. Ils doivent donc être reliés dans un sens déterminé. Les extrémités sont repérées par le (+) et (-). Il se peut que l'armature (-) soit reliée à l'enveloppe extérieure de protection en métal et ne porte pas d'indication. Il faut donc se fier qu'à la seule indication (+).
Les données inscrites sur un condensateur électrolytique comprennent la capacité et la tension nominale de travail (Vn ou Vs). Si on applique une tension plus élevée que celle indiquée, le condensateur risque d'être détérioré et devient alors inutilisable. Il y a en effet risque de court-circuit causé par une perforation de l'isolant. 

climatisation automobile montage harisson

L'objectif de la climatisation est de maintenir les conditions climatiques internes d'un véhicule (température, hygrométrie, ventilation) selon le désir des occupants : apporter soit de la chaleur soit du froid, de filtrer et d'assécher l'air extérieur pour une sensation de confort optimal.

De plus si l'ensemble du système reçoit une gestion automatique du contrôle de la température, de l'hygrométrie et de la ventilation , on parlera de conditionnement de l'air.

Il n'existe pas en matière de climatisation un seul type de système frigorifique , et dans le domaine automobile il y a aussi des variantes.
Je vais vous parler du montage Harrisson , il est assez répandu, il équipe en particulier les systèmes de climatisation des renault (les plus récentes) Volvo etc...
1 - Le circuit frigorifique

Dans le système Harrison, le détendeur est remplacé par un régleur de débit constitué d’un calibreur ou étrangleur.

La fonction du régleur de débit est de constituer une interface entre le côté haute pression et le côté basse pression et engendre un dosage du débit de réfrigérant par l’orifice calibré.



La détente ou "production de froid" se fait par l'orifice calibré qui crée une baisse de pression donc de température du fluide.

Le débit de réfrigérant a été calculé pour les conditions de fonctionnement maxi. --> soit HP (haute pression) maxi . --> BP (basse pression) mini. --> quantité de chaleur à absorber maximale.

2 - La bouteille-filtre-déshydrateur-anticoups de liquide

Sur les installations de type Harrison, il n’y a pas de détendeur thermostatique mais un régleur de débit avec calibrage. Il n’y a pas besoin de bouteille sur le circuit HP :

1 - arrivée de l’évaporateur ;
2 - Fluide gazeux ;
3 - Fluide liquide et huile ;
4 - Déshydrateur ;
5 - Orifice d’aspiration de l’huile ;
6 - Sortie vers le compresseur ;
7 - Tamis-filtre ;
8 - Orifice calibré d’aspiration de l’huile ;
9 - Obturateur plastique.

Par contre, sur le circuit BP, une bouteille sert de bouteille-filtre-déshydrateur et permet la vaporisation totale du fluide frigorifique liquide arrivant de l’évaporateur, afin que le compresseur n’aspire que des vapeurs.

L’huile frigorifique séparée du fluide est réaspirée par le compresseur au travers d’un petit orifice calibré (voir n° 8, schéma ci-dessus) sur la tuyauterie interne en partie basse de la bouteille.

Pour obtenir une régulation plus souple, on utilise sur ce système un compresseur à cylindrée variable.

3 - Le régleur de débit

Le schéma, ci-dessous, nous permet d'appréhender les constituants du régleur de débit sur système Harrison :

Constitution des centrales de traitement d’air

Les centrales de traitement d’air (CTA) permettent de maîtriser en température et parfois en hygrométrie la qualité de l’air soufflé.

Les centrales sont constituées d’éléments préfabriqués et assemblés dans un caisson de soufflage et éventuellement dans un caisson de reprise.

Les centrales de traitement d’air sont principalement utilisées :

• Pour traiter l’air neuf d’aération à introduire dans les bâtiments.

On parlera alors de centrale d’aération ou de centrale « tout air neuf ».

Le plus souvent, une centrale d’aération ne participe pas au chauffage des locaux. Elle n’assure que le réchauffage (et éventuellement le refroidissement) de l’air neuf, pour l’amener de la température extérieure à la température ambiante. L’air neuf soufflé est alors neutre d’un point de vue thermique (il n’apporte ni chaleur ni refroidissement) aux locaux concernés.

Le chauffage et la climatisation des locaux sont alors assurés par un autre système à même de traiter les déperditions (hors aération) et éventuellement les charges de climatisation. Il peut s’agir par exemple d’un circuit de radiateurs ou de ventilo-convecteurs.

• Pour assurer l’aération et le chauffage (et éventuellement le refroidissement) des locaux.

Le seul débit nécessaire à l’aération des locaux (20 à 30 [m³/h] et par personne) est en général trop faible pour permettre le chauffage (et éventuellement la climatisation) des locaux. En complément de l’air neuf, la centrale recycle alors de l’air repris dans les locaux traités. La centrale n’est plus de type « tout air neuf ».

Une centrale de traitement d’air peut comporter :

	Image	Symbole
Une grille de prise d’air neuf extérieure.
Un registre d’entrée d’air neuf.
Un ensemble de 2 ou 3 registres permettant le réglage des débits d’air neuf, d’air recyclé, d’air rejeté, le tout constitue le caisson de mélange.
Une ou plusieurs sections de filtration.	Filtre plan	Symbole général filtreé                     Filtre plissé                      Filtre à poche
Une ou plusieurs batteries de chauffage à eau chaude, à vapeur ou électriques.
Une batterie froide soit : - à eau glacée - à détente directe (la batterie est dans ce cas directement alimentée par le fluide frigorigène).
Une pare-gouttelette parfois constitué d’un simple grillage qui évite l’entraînement de l’eau de condensation sur la batterie froide.
Un humidificateur à ruissellement à eau recyclée.
Un humidificateur à pulvérisation à eau recyclée.	Source énergie+
Un humidificateur à pulvérisation à débit variable (brumisateur).
Un groupe moto ventilateur à entraînement direct (raccordement direct par l’arbre de transmission) ou par un jeu de poulies-courroie.
Un humidificateur à vapeur.
Le caisson de reprise (ou d’extraction) de la centrale d’air comporte un groupe moto ventilateur de reprise.
La centrale d’air peut être raccordée à une grille de rejet d’air extrait.

 la nomenclature des équipements présents sur la centrale d'air ci-dessous :

1 : Grille d’entrée d’air neuf
2 : Registres
3 : Caisson de mélange
4 : 1er rang de filtration, filtre plissé
4 bis : 2ème  rang de filtration, filtre à poche
5 : Batterie chaude
6 : Batterie froide
7 : Pare gouttelette
8 : Humidificateur à pulvérisation d’eau recyclée
9 : Moteur du ventilateur de soufflage
10 : Ventilateur de soufflage
11 : Humidificateur à vapeur
12 : Groupe motoventilateur de reprise (ou d’extraction)
13 : Grille de rejet
14 : Caisson de soufflage             
15 : Caisson de reprise (ou d’extraction) 
16 : Gaine de soufflage 
17 : Gaine de reprise (ou d’extraction)
18 : Gaine de rejet

Les installations industrielles

I .CONSTITUTION DES INSTALLATIONS: 

Les installations industrielles des automatismes sont sépares en deux parties bien distinctes appelés: circuit de commande et circuit de puissance.

I.1 Circuit de commande :

Il comprend tous les appareils nécessaires à la commande et au contrôle des automatismes.

Il est composé de:

• Une source d'alimentation.
• Un appareil d'isolement. (contacts auxiliaires du sectionneur).
• Une protection du circuit (fusible, disjoncteur).
• Appareils de commande ou de contrôle (bouton poussoir, détecteur de grandeur physique).
• Organes de commande (bobine de contacteur).

I.2 Circuit de puissance :

Il comprend les appareils nécessaires au fonctionnement des récepteurs de puissances et sert à exécuter les ordres reçus du circuit de commande.

Il est composé de:

• Une source d'alimentation généralement triphasée.
• Un appareil d'isolement. (sectionneur).
• Une protection du circuit (fusible, relais de protection)
• Appareils de commande (les contacts de puissance du contacteur)
• Des récepteurs de puissance (des moteurs).

Remarque :

    - Deux éléments différents d'un même appareil peuvent être repartis dans les deux circuits

Exemple: le contacteur, le sectionneur;

     - les circuit de commande et de puissance possèdent chacun leurs propres alimentation.

Circuit d commande	Circuit de puissance
le choix se fait et dépend des caractéristiques des organes de commande (relais, contacteur)	le choix dépend des caractéristiques des récepteurs de puissances(moteur).

II        APPAREILLAGES ÉLECTRIQUES:

II.1 Appareils d'isolement :

II.1.1Le sectionneur:

• il n'a pas de pouvoir de coupure (il ne peut interrompre aucun courant)
• sa manœuvre se fait à vide

 II.1.2      Le fusible sectionneur:

un appareil qui possède un pouvoir de coupure ; il permet de

• mettre en service une installation.
• mettre à l'arrêt.
• séparer l'installation de toute source de tension.

II.1.3      interrupteur sectionneur:

un appareil qui possède un pouvoir de coupure ; il permet de:

• mettre en service une installation.
• mettre à l'arrêt.
• séparer l'installation de toute source de tension.

II.2 Appareils de protection :

Chaque installation doit être protégé contre :

• Les court–circuit.
• Les surcharges.

==; Ces deux défauts entraînent toujours une augmentation énorme du courant.

II.2.1      Le fusible:

C’est un appareil composé d'un fil conducteur qui grâce à sa fusion ouvre le circuit lorsque l'intensité du courant dépasse la valeur maximale supportée par le fil.

 Remarque:

Il existe plusieurs types de fusible qui sont:

• les fusibles g, g1, gf qui supportent jusqu à 1,1 fois le courant nominal.
• Les fusibles AD (Accompagnent disjoncteur) supportent jusqu'à 2.7 fois le courant nominal.
• Les fusibles AM (Accompagnent Moteur) supportent jusqu'à 7 fois le courant nominal (protéger contre les courts-circuits.)

II.2.2      Le disjoncteur :

C'est un appareil à commande manuelle ou automatique qui sert à  protéger contre les Court-Circuit et les Surcharges.

  Il peut avoir :

• Un déclencheur magnétique.
• Un déclencheur thermique.
• Un déclencheur magnétho-thermique.

II.2.3      Le relais de protection:

 Constitué d'un déclencheur et d’un contact auxiliaire à ouverture.

II.3 Appareils de commandes :

Ce sont les appareils qui permettent la mise en fonctionnement d'un automatisme.

 Il Existe deux types de commande :

• manuelle.
• automatique.

II.3.1      Appareils de commande manuelle: 

II.3.1.1    interrupteur :                                      

il possède deux états stables.       II.3.1.2     Commutateur : C’est un appareil qui permet de sélectionner  un mode de fonctionnement.                II.3.1.3     Bouton poussoir : Il possède un seul état stable. une action manuelle fait changer son état. II.3.2      Appareils de commande automatique: II.3.2.1     Interrupteur de position: Ils sont constitués de contacts qui se placent sur le parcourt des éléments mobiles de façon  à être actionnés lors d'un déplacement. Exemple: interrupteur de position de fin de course.                                                 A ouverture  A fermeture                                                 II.3.2.2     Détecteurs de grandeurs physiques (électrique):                                        Changement d'état du contact pour une valeur de courant >5A.   II.4 Organes de commande : Tous récepteurs qui se placent dans le circuit de commande s'appellent organes de commande. II.4.1      le contacteur:    Il permet de commander un appareil ou un récepteur de puissance à distance. II.4.2      le relais temporisé: Il est composé de : une bobine un ou plusieurs contacts à action temporisée par rapport à l'excitation de la bobine. Contact à ouverture temporisé à la fermeture     Contact à fermeture temporisé à la fermeture