Électricité de base et mesures au multimètre

1. Pourquoi un agent de maintenance mesure

Lundi, 7 h 10, chez Méca-Garonne. Lucas, opérateur sur la ligne d'usinage, signale que le convoyeur de pièces s'arrête de lui-même depuis vendredi. Yanis, technicien de maintenance, prend avec lui Inès, agente de maintenance qui débute. Avant de démonter quoi que ce soit, il sort un multimètre et une pince. « On ne devine pas en électricité, dit-il. On mesure, puis on compare avec ce qui est écrit sur la plaque et sur le schéma. »

Ce chapitre donne les quatre grandeurs de base, la loi qui les relie, et la bonne façon de brancher les appareils. Les mesures sous tension dans une armoire ne sont permises qu'aux personnes habilitées : c'est l'objet du chapitre sur l'habilitation électrique. Ici, vous apprenez ce que l'on mesure et comment on lit le résultat.

2. Quatre grandeurs à connaître

Une comparaison aide au début : dans un réseau d'air comprimé, la pression correspond à la tension, le débit au courant, et un étranglement dans le tuyau à la résistance. Elle a ses limites, mais elle évite la confusion la plus courante : croire qu'il n'y a « pas de courant » alors qu'il y a bien une tension, donc un danger.

3. La loi d'Ohm et la puissance

Pour un récepteur simple comme une résistance, la tension, le courant et la résistance sont liés par une relation fixe, la loi d'Ohm. Si vous connaissez deux des trois valeurs, vous calculez la troisième.

4. Continu et alternatif

En courant continu (noté DC, ou par un trait plein au-dessus d’un trait pointillé), la tension garde toujours le même sens : batterie, alimentation 24 V d'automate, capteurs. Il y a un « + » et un « − ».

En courant alternatif (symbole ~, ou AC), la tension change de sens en permanence, 50 fois par seconde en France : c'est la fréquence de 50 Hz. Le réseau de l'usine, les moteurs du convoyeur et de la presse plieuse, la commande 24 V alternatif du convoyeur fonctionnent ainsi. Les valeurs affichées par les appareils sont des valeurs efficaces : 230 V alternatif chauffe une résistance autant que 230 V continu.

Pour un moteur, le courant et la tension ne sont pas exactement en phase. Le facteur de puissance, noté cos φ sur la plaque, en tient compte. Il vaut 0,80 pour le moteur du convoyeur.

5. Le réseau 230/400 V

L'atelier est alimenté par quatre conducteurs actifs : trois phases L1, L2, L3 et le neutre N, plus le conducteur de protection PE, vert et jaune, relié à la terre. Entre une phase et le neutre, on mesure la tension simple de 230 V. Entre deux phases, on mesure la tension composée de 400 V.

Pour un récepteur triphasé équilibré comme un moteur, la puissance électrique absorbée se calcule avec la tension entre phases, le courant dans une phase et le cos φ.

6. Mesurer au multimètre

Le multimètre mesure la tension, la résistance, la continuité et, sur de petits circuits, le courant. Il possède un sélecteur de fonction et quatre bornes. Le cordon noir va toujours dans COM. Le cordon rouge va dans VΩ pour la tension, la résistance et la continuité, ou dans A pour le courant.

1. 1.Choisir la fonction : V~ pour l'alternatif, V DC pour le continu, Ω pour la résistance, le symbole sonore pour la continuité. Beaucoup d'appareils choisissent le calibre (l'échelle de mesure) seuls ; sinon, partez du calibre le plus haut et descendez.
2. 2.Vérifier les cordons : gaines intactes, pointes protégées, cordons branchés dans les bonnes bornes. Un cordon laissé en A et posé sur deux phases fait un court-circuit à travers l'appareil.
3. 3.Tension : les deux pointes se posent en parallèle sur les deux points à comparer, par exemple L1 et L2 en sortie du contacteur.
4. 4.Résistance et continuité : toujours hors tension, circuit consigné. L'appareil envoie lui-même un petit courant. Une continuité franche sonne et affiche quelques ohms au plus ; un circuit ouvert affiche « OL » ou « 1 ».
5. 5.Courant : le multimètre se place en série, il faut ouvrir le circuit. C'est réservé aux petits courants de commande. Pour un moteur, on utilise la pince.

Sur un appareil de mesure et sur ses cordons, vous trouvez une indication comme « CAT III 600 V » ou « CAT IV 300 V ». C'est la catégorie de mesure : elle dit jusqu'où, dans l'installation, l'appareil résiste sans danger aux surtensions brèves (foudre, coupure d'un gros moteur). Plus on se rapproche de l'arrivée du réseau, plus ces surtensions sont fortes.

7. La pince ampèremétrique

La pince ampèremétrique mesure le courant sans ouvrir le circuit. Sa mâchoire se referme autour d'un conducteur et capte le champ magnétique créé par le courant. C'est l'outil courant pour vérifier un moteur en marche.

La mâchoire doit entourer un seul conducteur. Si elle entoure un câble entier, les courants des phases qui vont et reviennent s'annulent : la pince affiche zéro ou une valeur sans signification, alors que le moteur tourne. Dans une armoire, on mesure donc sur un fil isolé, en sortie du relais thermique ou dans la boîte à bornes.

8. Le VAT n'est pas un multimètre

Le VAT, vérificateur d'absence de tension, sert à une seule chose : confirmer, pendant une consignation, qu'il n'y a plus de tension. Il est conçu pour cet usage, avec des voyants et des tests intégrés, et répond à sa propre norme. Un multimètre peut afficher 0 V parce qu'il est mal réglé, qu'un cordon est coupé ou que sa pile est faible : ce n'est pas une preuve d'absence de tension.

9. Application : le courant du moteur du convoyeur

Retour au convoyeur. Yanis, habilité, ouvre l'armoire convoyeur en marche. Inès note les valeurs. La plaque indique 3,35 A pour le couplage étoile sur 400 V.

1. 1.Relever la plaque : 1,5 kW, 400 V Y, 3,35 A, cos φ 0,80. Vérifier sur le relais thermique F2 le réglage : 3,35 A.
2. 2.Mesurer la tension entre phases en entrée du contacteur : 402 V, 398 V, 400 V. Le réseau est correct et équilibré.
3. 3.Refermer la pince sur un seul fil, en sortie de F2, pour chacune des trois phases, convoyeur chargé comme en production : 3,0 A, 3,1 A, 3,0 A.
4. 4.Comparer : moyenne ≈ 3,03 A, soit environ 91 % du courant de plaque. Les trois valeurs sont proches. Le moteur n'est pas en surcharge au moment de la mesure.
5. 5.Noter les valeurs, l'heure et l'état de charge dans le bon de travail. Elles serviront de référence la prochaine fois.

La mesure est bonne, pourtant le convoyeur s'arrête. Il faut chercher plus loin, par exemple une surcharge qui n'arrive que par moments : c'est l'objet du chapitre « Contrôler un moteur asynchrone ».

10. Pour aller plus loin