Réfection des circuits de commande de winch : perturbations et arcs aux contacts
Couper un circuit inductif pousse l’énergie emmagasinée par la charge dans l’intervalle des contacts qui s’ouvrent. L’arc qui suit érode les contacts et rayonne des perturbations vers tout ce qui partage le faisceau, et c’est pourquoi un contacteur brûlé et un relevé d’instrument peu fiable sont généralement le même défaut.
Le courant ne tombe pas à zéro à l’instant où un contact s’ouvre. Couper un circuit inductif — bobine de contacteur de winch, électrovanne, desserrage de frein — pousse l’énergie emmagasinée par la charge dans l’intervalle qui s’ouvre, et l’arc qui en résulte érode le contact tout en rayonnant des perturbations vers tout ce qui chemine à côté. Les deux défaillances arrivent ensemble, et c’est pourquoi remplacer un contacteur brûlé sans rien d’autre n’achète généralement qu’une saison.
Le problème est le même sur un winch d’écoute électrique à l’hiloire que sur un treuil d’amarrage d’un pont professionnel. Seuls les courants et le facteur de marche diffèrent.
L’arc, c’est l’énergie emmagasinée par la charge qui sort par les contacts
Une charge inductive s’oppose à une variation de courant. Lorsque les contacts se séparent, le champ qui s’effondre maintient le courant à travers un intervalle grandissant et entretient un arc jusqu’à ce que l’intervalle soit assez long pour l’éteindre. L’énergie dissipée là quitte les faces de contact sous forme de métal vaporisé et se redépose de façon inégale — d’où les piqûres et le transfert de matière que l’on trouve sur tout jeu de contacts ayant commuté sans antiparasitage.
Le même événement est une source de perturbations à large bande, qui se couple de deux manières : par conduction, sur les conducteurs d’alimentation et de retour partagés avec d’autres équipements, et par rayonnement, à travers la boucle délimitée par les conducteurs aller et retour. La surface de cette boucle et la longueur de cheminement en parallèle décident de la part du second mécanisme qui atteint les circuits voisins — ce qui explique qu’un circuit ayant fonctionné des années se mette à mal se comporter après un refit qui n’a rien changé sur le plan électrique.
Les symptômes reviennent d’un bateau à l’autre :
- réponse intermittente, le plus souvent aux changements de sens et au passage de l’arrêt à la montée
- redémarrages ou relevés erronés sur l’électronique partageant la même référence continue
- piqûres sur les faces de contact, décoloration aux bornes, pastilles noircies sur la carte autour de l’étage de puissance
- comportement qui change lorsqu’une VHF portative est utilisée à proximité
La commande de winch de plaisance a son propre mode de défaillance
Un winch d’écoute ou de drisse électrique est commandé depuis de petits organes exposés — interrupteurs à bascule sur l’hiloire, contacteurs au pied sur le pont, parfois une télécommande — qui pilotent un bloc de contacteurs situé ailleurs, souvent dans un coffre à quelque distance. Trois conséquences en découlent.
Le cheminement de commande est long et de faible section par rapport à l’alimentation du moteur : c’est donc le circuit le plus exposé au couplage depuis l’alimentation qu’il longe. Les interrupteurs eux-mêmes baignent dans l’eau salée et constituent la source la plus fréquente d’une commande fausse ou intermittente, ce qu’il vaut la peine d’écarter avant toute conclusion sur le contacteur. Et parce que le winch s’inverse, le bloc contient deux contacteurs verrouillés l’un contre l’autre ; un verrouillage mis en défaut par un contact collé est la défaillance qui compte le plus, puisqu’elle met les deux sens en travers de l’alimentation en même temps.
Le collage des contacts, plutôt qu’une érosion progressive, est l’état final caractéristique d’un bloc inverseur, car le courant d’appel d’un moteur calé ou fortement chargé traverse des contacts qui peuvent encore rebondir. Un winch qui tourne à la commande mais refuse de s’arrêter, c’est ce défaut-là, et un interrupteur neuf ne le corrige pas.
L’antiparasitage se choisit selon le type de commutation, il ne se pose pas de façon générique
Deux problèmes distincts sont à résoudre, et le mauvais composant n’en résout aucun.
| Monté | Commutation | Réseau | Rôle |
|---|---|---|---|
| Aux bornes d’une bobine continue | Continu | Diode, ou diode avec zener en série | Offre au champ qui s’effondre un chemin, pour qu’il n’apparaisse pas aux bornes des contacts |
| Aux bornes des contacts | Alternatif ou continu | Réseau RC | Ralentit la vitesse de montée de la tension dans l’intervalle qui s’ouvre, pour que l’arc ne se réamorce pas |
| Aux bornes d’une bobine alternative | Alternatif | Réseau RC | Une diode ne peut pas être utilisée ; le réseau RC limite le transitoire à la place |
Une simple diode aux bornes d’une bobine continue est la solution la moins coûteuse, et elle a un coût qu’il faut connaître : elle allonge le temps de retombée, car le courant continue de circuler jusqu’à ce que la résistance du bobinage le dissipe. Sur un contacteur qui tient une charge, une retombée plus lente signifie que les contacts principaux se séparent plus lentement, ce qui allonge l’arc qu’ils tirent. Un zener en série avec la diode relève la tension d’écrêtage et raccourcit la retombée, en échangeant un transitoire plus élevé contre une séparation plus rapide et plus nette. Sur un bloc de winch inverseur, où le temps de retombée détermine la durée pendant laquelle le verrouillage est ambigu, cet arbitrage est tout l’enjeu.
Un réseau RC aux bornes des contacts se dimensionne d’après la charge, il ne se choisit pas au hasard dans un tiroir. Posé sans égard au circuit, soit il ne ralentit pas la tension de rétablissement, soit il laisse passer au repos assez de courant pour maintenir une charge sensible partiellement alimentée. Le courant de fuite à travers le réseau et sa température en service sont l’un comme l’autre contrôlés après la pose.
L’arc a généralement une cause en amont des contacts
L’endommagement des contacts est un symptôme. Avant de remplacer un jeu, les conditions qui ont abrégé sa vie sont mesurées, car un jeu neuf posé dans des conditions inchangées se dégrade au même rythme :
- Tension de bobine à la commande. Mesurée à la bobine pendant que le circuit fonctionne, non au repos. Une bobine sous sa tension nominale s’enclenche lentement et les contacts rebondissent : une commande devient alors plusieurs ouvertures et fermetures.
- Chute de tension sur la boucle de commande. Une chute excessive déstabilise le fonctionnement et allonge la coupure — et sur l’accastillage de pont d’un yacht, le cheminement de commande est généralement le plus long conducteur de faible section du bord.
- État et couple des bornes. Vis desserrées, cosses oxydées et décoloration par échauffement sont consignées, et les raccordements serrés au couple prescrit avec un outil étalonné.
- Cheminement du câblage de puissance. De longs parcours parallèles aux alimentations du moteur et du frein augmentent le couplage et modifient ce que voient les contacts à l’instant de la coupure.
- Antiparasitage existant. Souvent présent, souvent inadapté — un réseau prévu pour un type de commutation repris pour un autre, ou un composant fissuré qui ne fait plus rien.
La géométrie du câblage fait ce que l’antiparasitage ne peut pas faire
L’antiparasitage réduit la source. L’implantation décide de la part de ce qui subsiste qui atteindra le reste, et aucun circuit d’amortissement ne compense un faisceau de commande collé par colliers à une alimentation moteur sur six mètres.
- le câblage de commande est séparé des alimentations du moteur et du frein ; lorsque la séparation est impossible, la distance est augmentée et la longueur de parcours parallèle réduite
- les conducteurs aller et retour sont maintenus ensemble afin de limiter la surface de boucle délimitée
- lorsqu’un câble blindé est utilisé, les blindages sont raccordés au point de référence prévu par la conception de l’installation, plutôt que laissés flottants à une extrémité
- les retours de commande et les références de l’électronique sont repris en des points prévus, et non acheminés par de fines épissures faites lors d’une réparation antérieure
La réfection est consignée, pour que l’intervention suivante parte de données
Les défauts d’accastillage de pont sont intermittents par nature, et un défaut intermittent ne se traite qu’au regard d’une référence. L’état constaté est consigné avant toute intervention — types de contacteurs et de relais, tensions de bobine, état des bornes, repères de câblage — et les relevés de sortie sont consignés en regard : résistance d’isolement par circuit, chute de tension à la commande, tension de bobine au fonctionnement, et couple appliqué à chaque raccordement.
C’est ce dossier qui rend le travail auditable lors d’une visite, et qui distingue une dégradation lente d’un défaut nouveau à la saison suivante. Les normes ISO 13297 et ABYC E-11 sont citées respectivement pour la discipline de câblage et de raccordement en alternatif et en continu, et rien ne leur est attribué au-delà de ce que ces documents couvrent.
Les bateaux de l’Adriatique nord font une saison resserrée et restent inutilisés tout l’hiver : les circuits de commande séjournent donc des mois dans un air humide, puis passent à un cyclage quotidien en quelques semaines. Les jeux de contacts qui étaient limites à la mise à terre lâchent tôt dans la première période d’usage réel, ce qui place ces travaux avant la saison plutôt que pendant.
Les réfections d’organes de commande de ce type s’inscrivent aux côtés des travaux de commande de passerelles et d’accès sur les yachts et du périmètre machines de pont en marine commerciale et transport maritime. Ces travaux sont réalisés au poste d’amarrage en Istrie et dans le golfe de Trieste.