charge

Une charge est tout appareil, composant ou système connecté à un circuit électrique qui consomme du courant et convertit l'énergie électrique en travail, chaleur, lumière ou mouvement. En termes pratiques, la charge est ce que votre source d'alimentation doit alimenter : un moteur, un appareil de chauffage, une lampe, une pompe ou une machine industrielle. La charge détermine la quantité de courant qui circule dans le circuit et la chute de tension qui se produit à travers le câblage et les connexions.

Les charges se répartissent en trois grandes catégories en fonction de leur comportement électrique. Les charges résistives, telles que les éléments chauffants ou les ampoules à incandescence, consomment un courant stable proportionnel à la tension appliquée; elles ne consomment que de la puissance réelle. Les charges inductives, y compris les moteurs, les transformateurs et les solénoïdes, créent des champs magnétiques et consomment un courant qui est en retard par rapport à la tension; elles consomment à la fois de la puissance réelle et de la puissance réactive. Les charges capacitives sont moins courantes dans les milieux industriels mais apparaissent dans certains circuits de commande et systèmes de correction du facteur de puissance; leur courant est en avance sur la tension. La plupart des installations industrielles contiennent un mélange, les moteurs dominant la part inductive.

La puissance nominale de la charge est essentielle pour la conception et la protection des circuits. Un moteur d'une puissance nominale de 5 chevaux à 480 volts, triphasé, consomme environ 6,2 ampères à pleine charge (FLC). Le surdimensionnement des conducteurs et des dispositifs de protection en fonction de la charge réelle évite les déclenchements intempestifs et les chutes de tension; le sous-dimensionnement entraîne une surchauffe et un risque d'incendie. Le facteur de puissance, généralement compris entre 0,7 et 0,95 pour les moteurs, affecte la quantité de puissance apparente (kilovolt-ampères) que la charge demande par rapport à la puissance réelle (kilowatts).

Variation de charge et réponse transitoire

La plupart des charges ne fonctionnent pas à puissance constante. Une pompe ralentit sous une pression de refoulement plus faible, une scie rencontre des dents émoussées ou tranchantes, un système CVC s'allume et s'éteint. Ces variations signifient que le circuit doit tolérer à la fois un courant en régime permanent et de brèves surtensions d'appel. Les démarreurs progressifs et les variateurs de fréquence (VFD) réduisent le courant d'appel des gros moteurs de six à huit fois le courant nominal à 2 ou 3 fois, protégeant l'alimentation et réduisant les chocs mécaniques sur l'équipement entraîné. Ne pas tenir compte des charges transitoires a détruit des transformateurs de distribution et déclenché des disjoncteurs principaux.

Le terme « charge » apparaît également dans des contextes mécaniques : la charge sur un arbre, un palier ou une poutre fait référence à la force ou au couple qui lui est appliqué, mesuré en livres, newtons ou pieds-livres. Une charge électrique et une charge mécanique interagissent directement lorsqu'un moteur entraîne une pompe; la résistance de la pompe est la charge mécanique que le moteur doit surmonter, ce qui détermine le courant électrique que le moteur tire du circuit. Comprendre les deux aspects évite les déséquilibres entre la sélection du moteur et le service réel.