L’électricité pour les débutants

De nos jours, l’installation et l’utilisation d’appareils électroniques sont d’une grande simplicité. Cependant, il peut être judicieux que les musiciens, les DJ, les producteurs, les ingénieurs du son et les régisseurs lumière se penchent sur le sujet de l’électricité. Vous saurez ainsi comment faire fonctionner une installation correctement et en toute sécurité, et ce même dans des situations inattendues et compliquées. Dans cet article, nous abordons les connaissances et les règles de base nécessaires aux débutants en matière d’électricité !

• Avant-propos
• Qu’est-ce que l’électricité ?
• Tension et courant
• Les dangers de l’électricité
• Puissance
• Surtension
• Courant de démarrage élevé
• Courant alternatif et courant continu
• Le courant alternatif devient un courant continu
• Mise à la terre
• La Terre comme élément de protection
• Disjoncteur
• Boucle de masse et bourdonnement
• Bon à savoir
•     Réseau électrique : de 220 à 230 volts
•     Court-circuit
•     Règles de base et conseils sur l’électricité
• Voir également

Qu’est-ce que l’électricité ?

Qu’est-ce que l’électricité ? L’électricité (souvent appelée courant) n’est rien d’autre que de l’énergie. Mais de l’énergie sous une forme spécifique. L’électricité est formée par le déplacement d’électrons allant d’un point à un autre. C’est ce que l’on appelle le circuit électrique. Pour rendre ce déplacement possible, il doit y avoir une différence de tension entre les deux points (voir ci-dessous). Ces deux points doivent également être reliés par un élément qui conduit l’électricité. Par exemple un fil de cuivre, comme dans un câble électrique. L’avantage de l’énergie électrique est qu’elle peut être convertie en d’autres types d’énergie, tels que du mouvement, de la lumière ou du son. Nous en faisons ensuite un usage précieux.

Tension et courant

La tension et le courant électriques sont deux choses différentes. La tension électrique est exprimée en volts (V). Par conséquent, elle est parfois également appelée voltage, mais scientifiquement parlant, ce n’est pas le terme exact. Le courant est exprimé en ampères (A). Quelle est la différence entre la tension et le courant ? Pour vous donner une explication, il est possible de faire une analogie avec un barrage, c’est-à-dire une réserve d’eau. Plus le réservoir est grand et profond, plus l’inondation sera importante en cas de rupture du barrage. Il y a, pour ainsi dire, une grande « différence de tension » entre le réservoir et la zone située en aval du barrage. Mais tant que le barrage est intact et fermé, rien ne coule. S’il y a une petite ouverture, un peu d’eau s’écoulera. Mais ce filet d’eau ne fait pas s’écouler l’eau rapidement, il n’y a donc pas beaucoup de puissance. Plus l’ouverture est grande, plus l’eau s’écoule rapidement du barrage, plus la puissance est importante. Comparez cette puissance de l’eau libérée avec le phénomène du courant dans l’électricité. Plus il est « facile » de faire circuler l’électricité, plus la puissance est importante. En d’autres termes, plus la résistance d’un conducteur de courant est faible, plus le courant est élevé (loi d’Ohm). Par exemple, un fil de cuivre possède une faible résistance et est donc utilisé dans les câbles électriques. C’est là que les pertes sont les moins importantes.

Comparaison avec l’eau : plus le réservoir est grand et profond, plus l’inondation est importante en cas de rupture du barrage.

Les dangers de l’électricité

L’électricité peut être dangereuse, voire mortelle. Cela s’applique entre autres à l’électricité que vous avez chez vous (230 volts). Le danger de l’électricité réside en partie dans le fait que les muscles de notre corps (via les nerfs) sont mis en mouvement par l’électricité. L’électricité produite par notre propre corps fonctionne avec une très faible différence de tension (un nanovolt = un milliardième de volt). Si vous tenez un objet dont la tension électrique est (suffisamment) élevée, vos muscles se contractent, ce qui vous empêche de lâcher l’objet. Par la suite, cette électricité peut provoquer des arythmies dans votre cœur (également un muscle), entraînant un arrêt cardiaque. Elle peut également provoquer une paralysie respiratoire. De plus, l’électricité peut chauffer les organes vitaux, ce qui peut entraîner des dommages (éventuellement mortels). Lorsque l’électricité pénètre dans le corps, des brûlures peuvent se produire. Soit dit en passant, ce n’est pas la tension, mais la puissance du courant qui peut être mortelle. Par exemple, les clôtures électriques ont une tension élevée (2 000 à 10 000 volts) mais un faible courant. Vous passerez donc un mauvais quart d’heure si vous en toucher une, mais ce ne sera pas mortel.

Clôture électrique

Puissance

La différence de tension et le courant déterminent ensemble la puissance. Cette puissance est exprimée en watts. La formule est : Volt x Ampère = Watt. Attention, il s’agit de la quantité de puissance délivrée. Un ampli guitare qui utilise 100 watts, ne convertit pas toute cette puissance en énergie sonore. L’efficacité est généralement d’environ 60 %, ce qui signifie que sur les 100 watts, environ 60 watts sont utilisés pour le son. Les 40 autres watts sont perdus en chaleur et par exemple en lumière (ampoules dans un ampli à lampes).

Surtension

L’alimentation en électricité d’une maison ou d’un bâtiment est divisée en groupes. Chaque groupe peut gérer une quantité maximale de puissance (nombre de watts). Si le groupe a besoin de plus de puissance que ce qu’il peut supporter, on parle de surtension. Ce phénomène peut entraîner une surchauffe du câblage ou de l’équipement au niveau du compteur électrique. Pour éviter cette situation dangereuse, chaque groupe est équipé d’un fusible. Autrefois, on utilisait à cet effet des fusibles capables de fondre, mais aujourd’hui ce sont des interrupteurs magnétiques. Le fusible interrompt l’alimentation électrique en cas de surtension. Des fusibles de 16 A (Ampère) sont souvent utilisés pour un usage domestique dans les maisons et les appartements. Le groupe en question peut donc gérer une capacité de 230 V x 16 A = plus de 3 600 W. L’installation électrique de nombreux restaurants est semblable à celle d’une maison. Il faut donc tenir compte de la capacité de charge maximale d’un groupe. Les systèmes d’éclairage nécessitent beaucoup de puissance, tout comme les systèmes de sonorisation.

Exemple de fusible à l’ancienne

Courant de démarrage élevé

Les appareils de forte puissance, comme les consoles de mixage amplifiées, sont souvent équipés d’un transformateur dit en anneau. Nous vous épargnerons l’explication d’un transformateur en anneau ici, mais il est bon de savoir que cet équipement a quelque chose de spécial. Le courant initial (nombre d’ampères) d’un équipement équipé d’un transformateur en anneau est beaucoup plus élevé (jusqu’à six fois plus élevé) que le courant continu de l’équipement. En d’autres termes : lorsque vous allumez un tel appareil, une grande quantité de courant est demandée à l’installation électrique pendant une courte période. Cela ne dure que très peu de temps et n’est donc en principe pas dangereux. Si vous avez un équipement avec un courant de démarrage élevé et que vous jouez dans un café avec des fusibles à action rapide, alors il y a un risque que les fusibles sautent lorsque vous allumez l’équipement. Surtout s’il y a déjà d’autres appareils (allumés) sur le groupe en question. Ce problème ne se posera pas avec les fusibles retardés (appelés aussi temporisés), car ils peuvent supporter un courant initial important pour une courte période. Normalement, le fusible principal dans un café est un fusible retardé. Vous avez affaire à une combinaison de courant de démarrage élevé et de fusibles à action rapide ? Dans ce ca, répartissez intelligemment votre équipement entre les groupes. Si ce n’est pas possible, allumez d’abord un par un les appareils demandant le plus d’électricité, puis les équipements les moins gourmands. De cette manière, le groupe a encore la capacité pour faire face au courant demandé. Lorsque vous voulez arrêter ces appareils, procédez dans l’autre sens, car la déconnexion d’un équipement avec un transformateur en anneau fait également circuler un courant élevé pendant une courte durée.

À gauche, le symbole du courant continu – DC (en anglais Direct Current). À droite, celui du courant alternatif – AC (en anglais Alternatif Current). 

Courant alternatif et courant continu

En électricité, nous avons le courant alternatif (AC – Alternating Current) et le courant continu (DC – Direct Current). De nombreux appareils fonctionnent en courant continu. L’alimentation électrique est cependant en courant alternatif. Nous y reviendrons en détails ultérieurement, mais d’abord voici une courte explication de ces deux types de courant. Le courant continu est un courant électrique circulant dans un seul sens. Habituellement, la tension et le courant sont également constants (dans certaines limites). Et surtout la tension, de sorte qu’il est en fait plus correct de parler de courant continu. Le courant continu est fourni entre autres par des piles, des batteries et des panneaux solaires, par exemple. Le courant alternatif est un courant qui change constamment de sens. En d’autres termes : le plus et le moins alternent constamment, généralement dans une sorte de mouvement ondulatoire (voir illustration). Notre réseau électrique fournit du courant alternatif. Ce dernier change de direction 50 fois par seconde (une fréquence de 50 Hz ; en Amérique, elle est de 60 Hz). Le courant alternatif présente un avantage majeur par rapport au courant continu. En effet, le courant alternatif (à haute tension) peut être transporté sur de longues distances sans pertes importantes. Pour être utilisé chez les particuliers, ce courant à haute tension est réduit à 230 volts dans un transformateur électrique (mais il s’agit toujours de courant alternatif). Le courant alternatif fait référence à la phase et au neutre. Le fil de phase fournit le courant venant de la centrale électrique, tandis que le fil neutre « renvoie » le courant à la centrale électrique, ce qui crée un circuit fermé.

Le courant alternatif devient un courant continu

Beaucoup d’appareils fonctionnent en courant continu et aussi sur une tension inférieure aux 230 volts du réseau. Ce problème est résolu en utilisant un transformateur avec un redresseur (également appelé convertisseur alternatif/continu ou pont de Graetz). Le transformateur rapporte la tension, le redresseur transforme le courant alternatif en courant continu. Dans certains équipements, le transformateur et le redresseur sont intégrés. Sinon, vous aurez besoin d’un adaptateur correspondant. Les adaptateurs contiennent souvent un transformateur et un redresseur. L’adaptateur indiquera la tension d’entrée et la tension de sortie. Il montrera également s’il convertit le courant alternatif en courant continu. Il sera alors indiqué AC/DC. Si AC/AC est indiqué, alors le courant reste alternatif. Les symboles pour le courant alternatif et le courant continu sont généralement aussi indiqués sur l’adaptateur (voir l’illustration ci-dessus).

Votre appareil est-il équipé d’une prise de terre ? Branchez-le toujours sur une prise de courant avec mise à la terre.

Mise à la terre

Un sujet important dans le domaine de l’électricité est la mise à la terre. Ce dispositif est fait pour assurer la sécurité. L’électricité veut toujours aller à la terre, car la terre dispose d’un potentiel considéré comme égal à zéro (0 volt). Un exemple visible est la foudre, qui, lorsqu’elle s’abat cherche le chemin vers la terre ayant le moins de résistance. Pour des raisons de sécurité, toute installation électrique doit être dotée d’une bonne mise à la terre. Il s’agit d’une connexion avec une résistance électrique minimale qui entre en contact avec la terre. Autrefois, les maisons étaient mises à la terre par les canalisations d’eau. Grâce à l’utilisation de tuyaux en plastique (qui ne conduisent pas l’électricité), cela se fait maintenant avec un piquet de mise à la terre en cuivre. Ce dernier est relié à l’installation électrique. Pour la mise à la terre des équipements qui sont connectés à l’installation, un fil de terre est tiré dans l’installation (de nos jours, il s’agit d’un fil vert et jaune). Ce fil de terre est en contact avec la broche de mise à la terre d’une prise de courant murale.

Pourquoi la mise à la terre ?

L’explication du fonctionnement exact de la mise à la terre ne sera pas mentionnée en détails ici. Le principe est que la mise à la terre d’une installation électrique sert à prévenir les chocs électriques (mortels). La chose la plus importante à savoir est que les équipements avec un boîtier métallique doivent être mis à la terre. Cela s’applique également aux guitares équipées de cordes en métal et aussi pour les orgues à roues phoniques Hammond. Pourquoi ? Supposons que le courant circule de l’équipement vers le boîtier (ou les cordes) et que l’équipement n’est pas mis à la terre. Vous pouvez alors recevoir un choc électrique (mortel) lorsque vous touchez le métal. Votre appareil est-il équipé d’une prise de terre ? Branchez-le toujours sur une prise de courant avec mise à la terre. Parce que la fiche de cet appareil comporte une mise à la terre. Les micros sont également équipés d’un boîtier métallique, par exemple la grille sur le dessus. Les micros doivent donc être mis à la terre. Dans le câble allant du micro à la table de mixage, il y a un fil pour la mise à la terre. Si la table de mixage est mise à la terre, le micro l’est également. Vous avez reçu un choc lorsque le micro a touché vos lèvres ? Dans ce cas, quelque chose ne va pas. Pour votre propre sécurité, vous ne devriez pas l’utiliser. Même si le choc n’est pas dangereux, il est pour le moins désagréable.

Vous avez reçu un choc lorsque le micro a touché votre bouche ? Alors, la mise à la terre n’est pas effectuée correctement. Il s’agit d’une situation dangereuse et pour le moins désagréable.

Disjoncteur

Un dispositif de sécurité important dans le compteur électrique est le disjoncteur. Cet interrupteur contient un compteur qui détecte toute fuite de courant en mesurant simplement l’intensité du courant qui entre dans un circuit et celui qui en sort. S’il y a une fuite quelque part dans un groupe, le disjoncteur interrompt immédiatement l’alimentation électrique. Une fuite de courant peut être dangereuse. Si quelqu’un entre en contact avec elle, elle peut provoquer une électrocution (mortelle). L’électricité peut fuir en raison de l’humidité (salles de bains, scènes extérieures) ou d’un équipement défectueux. Il y a également un risque si quelqu’un touche directement un conducteur sur lequel le courant circule. Un disjoncteur mesure la différence entre le courant entrant (phase) et le courant sortant (zéro). S’il n’y a pas de fuite, ces deux quantités de courant sont en principe identiques. S’il y a une différence, c’est qu’il y a une perte quelque part. En général, une valeur seuil est utilisée. Les disjoncteurs dans les maisons coupent le courant à partir de 30 mA (milliampères) de fuite de courant. Lors de la préparation d’un spectacle, il arrive parfois qu’un disjoncteur se déclenche et coupe ainsi l’alimentation électrique. Alors, il y a une perte quelque part, par exemple dans un adaptateur défectueux, dans lequel le courant est conduit au boîtier. Parfois, la solution consiste à raccorder l’appareil en question sans prise de terre, de sorte que le disjoncteur ne se déclenche plus. Mais cela crée une situation dangereuse. Par exemple, vous pourriez recevoir un choc en touchant le micro, comme vous l’avez lu ci-dessus.

Le disjoncteur est un dispositif de protection.

Boucle de masse et bourdonnement

La mise à la terre des équipements (surtout s’ils disposent d’un boîtier en métal) est donc d’une importance vitale. Un appareil peut être mis à la terre directement, en branchant l’appareil avec la bonne fiche sur une prise murale avec une broche de mise à la terre au milieu ou un ergot sur le bord comme sur les prises européennes. Mais un appareil peut également être mis à la terre par le biais du système de sonorisation, qui est lui-même directement mis à la terre. C’est par exemple le cas des micros. Un ampli guitare doit être mis à la terre directement, car il n’est généralement pas mis à la terre par l’intermédiaire de l’installation. Un ampli guitare est généralement amplifié par un micro placé devant ce dernier et non par la connexion d’un câble. Il arrive parfois que dans une installation plusieurs appareils soient mis à la terre à différents endroits, mais qu’ils soient également interconnectés car ils sont tous reliés à la même console de mixage. Une boucle de masse peut alors se produire, car les appareils sont en contact les uns avec les autres par l’installation et par le sol (entre deux ou plusieurs points de terre différents). Cela crée un circuit involontaire dans lequel circule un très faible courant. Ce courant peut provoquer un bourdonnement gênant dans le système de sonorisation. Si vous entendez un bourdonnement, c’est qu’une boucle de masse en est la cause. Vous pouvez résoudre ce problème en connectant les équipements qui sont reliés entre eux à un groupe (avec un point de terre). Il n’y a donc plus de boucle de masse. Mais assurez-vous que ce groupe n’est pas trop sollicité. Le problème d’une boucle de masse peut également être résolu en ne mettant pas les appareils du circuit à la terre via leur propre masse, mais uniquement via l’installation à laquelle ils sont connectés. Souvent, ce type d’appareil est doté d’un bouton « Groundlift » avec lequel vous interrompez sa propre mise à la terre. Mais vous devez vous assurer que l’équipement est tout de même mis à la terre par l’installation. Sinon, vous pouvez créer une situation dangereuse. Un bourdonnement peut également être causé par autre chose qu’une boucle de masse. Les gradateurs des installations d’éclairage peuvent également provoquer un bourdonnement.

Le bouton « Groundlift » ou « Shield » vous permet d’interrompre la mise à la terre d’un appareil en cas de bourdonnement causé par une boucle de masse. Vous devez vous assurer que l’appareil est mis à la terre par l’installation.

Voir également

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