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L’importance de la liaison de la masse moteur !

Par • 8 oct, 2013 • Catégorie: Construction amateur • Commentaires: 6 commentaires»

Masse moteurIl y a déjà quelques temps j’étais intervenu sur le forum d’un ami, au sujet de l’importance de la liaison de la masse moteur au pôle moins de la batterie.

Un internaute avait des problèmes de sonde température échappement, malgré des multiples remplacements… A la question: “Est-ce que ta masse moteur est reliée au pôle – de ta batterie par un câble de même section que l’alimentation principale (pôle +) ? “Apparemment NON !” Et c’est souvent le cas pour cause de poids (montage de kits ou construction amateur), surtout lorsque la batterie se situe dans la queue de l’appareil pour des raisons de centrage.

Lorsqu’on se lance dans la construction d’un Kit Ulm ou sur plans, vous ne devez pas, à moins d’être un “bricoleur très averti” voir à défaut d’un ingénieur, un génie, construire votre machine seul dans votre atelier.

Il y a des tas de choses techniques que vous devez maîtriser, sous peine de passer à côté d’un détail qui, malgré son “invisibilité”, peut être d’une importance capitale; La masse électrique moteur en fait partie.

 

POURQUOI LA MASSE ELECTRIQUE CHASSIS OU MOTEUR ?Tresses de masse

En principe, l’appareillage électrique monté sur un moteur (Démarreurs, bougies, sondes, capteurs de pression etc…) ne possèdent pas de fil moins. La masse étant réalisée par leurs carcasses respectives en contact avec la carcasse du moteur (Boulonnage, vissage…).

Dans une automobile, il n’y a pas ou très peu (très courtes longueurs) de fils de polarité négative. Cette “école” a permis plusieurs choses:

  • Utilisation non excessive de fils électriques (quatre kilomètres dans un autobus)
  • Gains en poids non négligeables, surtout en aéronautique
  • Gains en coûts de matière et de production
  • Respect de la norme CEM (Compatibilité ElectroMagnétique)

Sonde de températurePour qu’un récepteur électrique puisse fonctionner il a besoin de deux fils minimum. Il n’existe pas de récepteur électrique qui ne fonctionnerais que sur un seul fil ! Le courant électrique doit traverser le récepteur pour le voir fonctionner. A cette fin il doit circuler, d’où un fil “aller” et un fil “retour”.

L’idée pour l’industrie automobile (précurseur de cette “école”), a été d’éliminer un fil en utilisant la carcasse métallique de l’auto… Le fil de “retour” existe toujours, mais au travers des parties métalliques de celle-ci. Le gain est considérable sur le nombre de véhicules produits.

Le choix du pôle négatif a aussi deux raisons de taille:

  1. La circulation du courant ne risque pas d’altérer la coque ou le châssis (électrolyse, effet de picking etc.), car chargée en électrons négatifs.
  2. La coque en métal joue le rôle d’antiparasite eu égard aux appareils sensibles comme l’électronique de tableau de bord, autoradio, GPS etc. (Compatibilité ElectroMagnétique).

J’entends déjà certains lecteurs: “Mais il dit n’importe quoi !? Les sondes température ont un seul fil !? Les bougies !? …” NEIN !!!

Capteur à cosse "Faston"Une bougie a un fil dans la céramique (plusieurs milliers de volts) et “l’autre” la partie métallique filetée constituant la masse; Le courant doit circuler ! (quelques milliampères, peu d’Intensité dans une bougie).

Les sondes de température sont constituées d’une résistance à l’intérieur du petit “doigt de gant” en laiton baignant dans un liquide caloporteur. Cette résistance a une particularité, elle varie sa valeur ohmique selon la température dans laquelle elle se trouve. On la nomme THERMISTANCE on en trouve de deux types: CTN de Coefficient de Température Négatif ou CTP de Coefficient de Température Positif (NTC et PTC en Anglais)

Cette thermistance possède 2 fils (elle a deux bouts). Un qui est la cosse visible de connexion du fil d’arrivée depuis la jauge du tableau de bord et l’autre, invisible, qui est relié au “doigt de gant” laiton à l’intérieur, constituant la masse électrique.

 

QUE SE PASSE T IL, LORSQUE CETTE MASSE DU MOTEUR N’EST PAS RELIEE AU POLE MOINS DE LA BATTERIE ?

Beaucoup pensent que cela ne sert à rien, pour cause, à la mise du contact “ON”, tout fonctionne (!?): “Tout ? En êtes vous bien surs ?”.

En fait, le courant trouvera TOUJOURS un moyen de “passer” du pôle “moins” au pôle “plus” (sens réel du courant, par opposition au sens conventionnel, du “plus” vers le “moins”. Vieille croyance jusqu’au jour où le contraire a pu être démontré…). Il va se “frayer” un chemin au travers de tous les composants électriques du moteur, nous allons voir comment !

L’image ci-dessous nous montre deux capteurs en l’occurrence ici de pression, montés sur un moteur sans masse électrique. Vous pouvez constater sans connaissances particulières qu’à gauche se trouve la jauge de lecture et à droite le capteur muni, pour faire simple, d’une résistance variable. On peut voir que dans la jauge il y a deux bobinages montés en série et directement alimentés par le + et le – et qu’entre les deux, arrive le fil du capteur. Nous n’allons pas étudier son fonctionnement, l’aiguille se déplaçant par le champ magnétique généré par les bobines où le capteur va augmenter ce champ ou pas… Le trait de couleur bleu, représente la masse métallique du moteur.

Masses Séparées (Cliquez pour agrandir)Ce qui est important sur cette figure, c’est de suivre les flèches rouge (sens conventionnel pour une meilleure compréhension cela ne change en rien ce qui va suivre…), lorsque deux capteurs sont présents sur ce moteur, ou tout appareillage électrique, cela importe peu le comportement du courant étant exactement le même ! On peut constater que le courant traverse un premier capteur, ne pouvant pas rejoindre son pôle moins (sens conventionnel) au travers du métal du moteur, il va “rencontrer” l’autre capteur et du coup il va remonter sa masse, sa résistance variable, mettant ainsi les deux capteurs en série, puis au travers de l’autre jauge il va trouver enfin son pôle moins.

Il résulte de cette combinaison en série des deux capteurs et des deux jauges qu’elles vont indiquer inéluctablement n’importe quoi et non la réelle pression ! C’est ok ?

Imaginez lorsque le moteur est “bourré” d’électricité, ce qui est le cas d’ailleurs, rien ne va fonctionner convenablement, sauf ce qui est lampes et autres gadgets simples. Elles vont éclairer plus faiblement mais cela passe inaperçu, puisque celles-ci sont en série et si l’une d’elles grille, les autres vont s’éteindre. Si elles doivent indiquer quelque chose d’important; huile, température etc. Elles vont se “mélanger”, celle d’une intensité plus importante va prendre le dessus sur les autres et voilà qu’elle va vous indiquer un évènement inexistant !

Cette autre image ci-dessous, reprend la précédente mais avec une liaison de la masse moteur correcte. Les capteurs et jauges fonctionnent indépendamment les unes des autres.

Masses Correctes (cliquez pour agrandir)

Tout le monde, j’en suis certain, a un jour suivi une automobile qui lorsque elle mettait son clignotant, les “stop” s’allumaient, ainsi que toutes les autres faiblement… genre “arbre de noël”. Cela est du tout simplement, parce que les fils “moins” ne sont plus reliés au métal de la voiture. Fil rompu ou souvent retiré par son propriétaire lorsqu’il a démonté ses feux arrière et non remis (le fil). Le courant retrouve son chemin au travers des autres filaments de lampes jusqu’au tableau de bord où, à ce moment il trouvera un composant relié à la masse, sans oublier de les éclairer au passage !

CONVAINCUS ?

 

POURQUOI CETTE LIAISON DE MASSE DOIT ÊTRE AU MOINS EGALE A LA SECTION DES CÂBLES PRINCIPAUX DE LA BATTERIE ?

Il y a en électricité un grand principe que vous avez peut être déjà entendu: “Le courant est fainéant, il prend toujours le chemin le plus court !”.

Personnellement je préfère dire qu’il prend le chemin le plus facile. Le chemin le plus court, ne veux pas dire forcément court en distance, malgré la corrélation Longueur / Résistance, mais le chemin à moindre résistance. Quand on parle de RESISTANCE en électricité, c’est le phénomène qui s’oppose au passage du courant, une “entrave”. Plus cette résistance est élevée et plus le courant aura du mal à passer. Elle s’exprime en ohms, symbole Grec Oméga “Ω”.

Imaginons à présent un fil de masse moteur de toute petite section (épaisseur du fil), on va dire que ce fil possède une résistance de 5 Ω. Si le circuit capteur de température + jauge jusqu’au pôle moins à une résistance de 4,9 Ω, le courant va passer au travers de ce capteur pour rejoindre le pôle moins et non par le fil de masse. J’ai volontairement utilisé le chiffre à virgule pour vous faire comprendre qu’un seul petit dixième d’ohm suffit pour que le courant choisisse cette voie là. C’est vraiment un sacré fainéant !

On va donc obliger le courant à rejoindre le pôle moins de la batterie, (vous voyez que je parle encore en sens conventionnel, c’est le sens du courant qu’on utilise encore aujourd’hui malgré l’erreur, puisqu’en fait le courant va du moins au plus, mais cela importe peu le résultat étant le même) par la tresse ou la câble de masse. Ainsi chaque composant électrique du moteur aura son pôle moins, la carcasse métallique du moteur. Il n’y aura aucun risque que ceux-ci se retrouvent en série.

En reliant le moteur au pôle moins de la batterie par un gros câble électrique, vous aurez transformé votre moulin en un immense pôle “moins”.

La section de ce câble sera la même que la section du câble principal du pôle “plus”, parce que celui-ci alimentant tous les appareils de votre Ulm étant correct (souvent 10 mm2), vous serez surs que les ampères circulant dans la masse ne dépasseront jamais ceux circulant au pôle “plus”.

Voici dans l’image animée ci-dessous comment le courant circule au travers des composants bien raccordés:

Masse Moteur (cliquez pour agrandir)

CAS DES CAPTEURS DEUX FILS

Pour des raisons de précision, d’interférences et de bonne liaisons de masses, les fabricants ont créé des sondes à deux fils. C’est le cas très souvent (pas toujours) des sondes d’échappement, pourquoi: La plupart des échappements sont constitués de rotules maintenues par des ressorts, la liaison des masses serait très aléatoire, avec une résistance élevée, la pipe d’échappement elle, est fixée au cylindre avec entre les deux, un joint d’étanchéité. Vous comprenez que cela ne fait pas bon ménage pour une bonne masse électrique. Il en va de même pour le radiateur d’eau et sa sonde, celui-ci n’est relié au moteur que par des durits élastomère. Vous avez donc le choix, soit “coller” des tresses de masse de partout, soit utiliser des sondes à deux fils.Capteurs à câble coaxial

Ces capteurs sont munis de câbles coaxiaux. C’est à dire d’un câble avec un fil en son centre constituant “l’âme” et une tresse de masse l’entourant. L’âme étant le fil du capteur et la tresse sa masse.

Les avantages de ces équipements sont multiples; Pas besoin de masse sur la partie métallique où ils se trouvent (il faut tout de même une masse moteur pour les autres composants, comme le démarreur et autres capteurs à un fil), le coaxial protège les signaux émis par le capteur des interférences générées par les câbles bougies, allumeurs et autres perturbateurs et ce jusqu’à la jauge. La résistance mécanique du câble coaxial est très élevée, pas de risque de rupture d’un fil capteur par la chaleur, vibrations et autre.

J’espère que cet exposé va aider à solutionner certaines problématiques rencontrées par nos amis pilotes. J’ai tenté d’être le plus clair possible en vulgarisant le problème au mieux, les puristes me pardonneront. Ce qui est clair pour certains, ne l’est pas forcément pour d’autres, surtout lorsqu’il s’agit de physique électrique. N’hésitez pas à laisser des commentaires si certaines choses vous échappent. Rien de plus normal !

Bons vols et soyez prudents

Daniel

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6 commentaires »

  1. Très bel article bien comenté avec des Schémas très détaillés.
    Merci

  2. Très bel article et des schémas très détaillés.
    Merci

  3. Merci Serge.

    Bons vols

    Daniel

  4. Un GRAND merci, cela m’as permis de comprendre qu’il n’y avait pas de Gremlins dans mon moteur mais de simple mauvaises connections d’instruments !

  5. Bonjour.

    Pouvez-vous me confirmer que, dans l’animation, il y a bien 3 fils par instrument d’ affichage, ou bien le fil noir (un des “petits”) fait partie intégrante de la masse moteur (donc seulement 2 fils au total)?

    D’avance, merci.

  6. Bonjour Flyngman,
    Effectivement comme tout instrument analogique, il y a bien 3 fils… Un fils + (Plus), un fils – (Moins) ce qui constitue l’alimentation de l’instrument et un fils de retour de mesure (jauge à essence, température etc… C’est ce fils qui va faire bouger l’aiguille de l’instrument).
    Tous ces fils doivent obligatoirement être raccordés, même si le fils moins fait partie de la carcasse métallique de l’instrument…

    Daniel

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