Activité 5 – Poste à souder TIG en atelier agencement alu SITUATION PRO

Ch01 – Transport électrique | Terminale ERA | ⏱ 35 min

Dernière mise à jour : 4 juin 2026

Ce que tu vas apprendre :

Comprendre le rôle d'un transformateur dans un poste à souder
Calculer le rapport de transformation U₁/U₂
Dimensionner la protection électrique d'un poste pro

🤔 Avant de commencer

Pourquoi un poste à souder branché sur 230 V délivre-t-il en sortie 80 V mais 250 A ?

Le poste contient un transformateur abaisseur : il diminue la tension (230 → 80 V) et augmente proportionnellement le courant (15 → 250 A) à puissance constante (U₁·I₁ = U₂·I₂).

Pourquoi cette modification ? La soudure à l'arc nécessite un fort courant (centaines d'ampères pour fondre le métal) mais une tension modérée (sécurité opérateur + arc stable).

230 V directement utiliserait beaucoup moins de courant mais la tension serait dangereuse à manipuler en bout de torche. Le transfo permet d'avoir « le meilleur des deux mondes ».

Situation – Florian, soudeur agenceur alu chez AluConcept (Lyon)

Florian, soudeur spécialisé chez AluConcept 69 Lyon (sous-traitant de cuisinistes haut de gamme), travaille sur les châssis alu de cuisines design. Il acquiert un nouveau poste à souder TIG. Il doit valider l'installation électrique et choisir le bon disjoncteur dédié.

Document 1 — Poste à souder Fronius MagicWave 230i AC/DC

Tension réseau : 230 V monophasé.
Tension de soudage à vide : U₂_vide = 95 V.
Tension de soudage en charge : U₂_charge = 25 V (arc TIG).
Intensité max soudage : I_2 = 230 A.
Puissance apparente max : S = 6 kVA.
Facteur de marche (FM) à 230 A : 30 % (3 min sur 10).
Rendement : η = 0,82.
cos φ : 0,75 (charge inductive).

📖 Vocabulaire

Transformateur monophasé: 2 bobinages couplés par un noyau ferromagnétique. Rapport U₂/U₁ = N₂/N₁ (rapport des spires). Loi : U₁·I₁ ≈ U₂·I₂.
Soudure TIG: Tungsten Inert Gas. Arc électrique entre électrode tungstène et la pièce, sous protection gaz argon. Standard pour alu, inox, titane.
Facteur de marche (FM): % du temps où le poste peut fonctionner à intensité max sans surchauffer. Sécurité électronique de coupure thermique.
Tension à vide / en charge: À vide (sans soudure) : 70-100 V (sécurité opérateur). En charge (arc établi) : 15-30 V (arc stable).

Q1 APP

Rapport de transformation à vide : m = U₂_vide / U₁.

m = 95 / 230 = 0,413.

Soit un facteur 0,413 entre primaire et secondaire. Si le primaire a 200 spires, le secondaire en a 200 × 0,413 ≈ 83.

Q2 REA

Courant primaire à pleine charge (230 A soudage). Loi P_secondaire = P_primaire / η.

P_secondaire (utile) = U₂_charge × I₂ = 25 × 230 = 5 750 W.

P_primaire = P_secondaire / η = 5 750 / 0,82 = 7 012 W.

I_primaire = P / (U·cos φ) = 7 012 / (230 × 0,75) = 40,6 A.

Au-delà du courant d'une prise classique 16 A. Nécessite une ligne dédiée.

Q3 REA

Choix du disjoncteur de protection. Calibre standard ?

Calibres standards disjoncteurs : 16, 20, 25, 32, 40, 50 A.

Calibre ≥ I_primaire × 1,1 (marge) = 40,6 × 1,1 = 44,7 A.

Calibre retenu : 50 A courbe D (forte tolérance pour appel de courant transformateur, 12× I_n à la magnétisation).

Câble : 10 mm² minimum (norme NF C 15-100 pour 50 A en monophasé).

Q4 ANA

Facteur de marche 30 % à 230 A. Que signifie-t-il pour Florian ?

FM 30 % à 230 A : 3 min de soudage à 230 A sur 10 min d'utilisation totale. Pause obligatoire 7 min pour refroidissement (interne + opérateur).

Si Florian dépasse : déclenchement automatique du poste (sécurité thermique).

À courants plus faibles, FM augmente :

I (A)	FM (%)
230	30 %
200	40 %
150	60 %
100	100 % (continu)

En production sérielle (longues soudures), Florian préfère 150-180 A pour pouvoir travailler en continu.

Q5 ANA

Conso énergétique. Florian soude 4 h/jour effectives, FM moyen 50 %. Conso annuelle ?

Temps réel poste sous tension : 4 h.

Temps actif soudage (FM 50 %) : 2 h.

Puissance moyenne en soudage : ~ 6 kW. Puissance veille : ~ 100 W.

Conso journalière : 6 × 2 + 0,1 × 4 = 12,4 kWh.

Annuel (220 j/an) : 220 × 12,4 = 2 730 kWh/an = 545 €/an (à 0,20 €/kWh tarif pro).

Coût main d'œuvre : 4 h × 35 €/h × 220 = 30 800 € → l'énergie est négligeable (1,8 %).

Q6 ANA

Pourquoi un poste TIG haut de gamme (Fronius, EWM, Kemppi) coûte-t-il 3-5× un poste basique chinois ?

Différences justifiant l'écart de prix :

Onduleur inverter : permet AC/DC, fréquence variable, génère un arc parfaitement stable. Indispensable pour alu (alternance pour nettoyer l'oxyde).
Régulation digitale : 100+ paramètres mémorisés, courbes pulses, anti-collage, ramp-up/down. Soudure plus belle.
Durée de vie : 10 000 h vs 2 000 h (composants meilleurs).
SAV / pièces : disponibles 10-15 ans (Fronius).
Conformité CE/EMC : pas de perturbations sur le réseau, pas de bruit voisin.

Pour un usage pro intensif : ROI < 2 ans grâce à la productivité accrue + moins de pannes.

Q7 VAL

Sécurité électrique. Risques sur poste à souder + précautions.

Choc électrique : tension à vide 95 V (dangereuse). Toujours torche posée + masque baissé avant amorçage.
Rayonnement UV/IR de l'arc : 100× plus intense que le soleil. Masque opto-électronique obligatoire (filtre auto-assombrissant). Lésions oculaires en quelques secondes sans.
Fumées de soudage : alu = ozone + fumées NOx. Ventilation par captage à la source (table aspirante 1 000 m³/h).
Brûlures : étincelles à 1 000 °C. Gants, tablier cuir, chaussures de sécurité S3.
Incendie : zone < 10 m sans matières combustibles (poussière bois, copeaux dangereux).

Code du travail R4412-149 + INRS ED 668 : formation obligatoire 14 h pour les soudeurs débutants.

Q8 COM

Note technique Florian au gérant.

Installation poste TIG Fronius MagicWave 230i — Florian (AluConcept 69 Lyon)
• Poste 6 kVA, 230 A max, rapport transformation 0,41.
• Courant primaire 40,6 A → ligne dédiée disjoncteur 50 A courbe D + câble 10 mm².
• FM 30 % à pleine charge : soudures < 3 min puis pause 7 min.
• Conso 2 700 kWh/an, 545 €. Marginal vs coût main d'œuvre.
• EPI obligatoires : masque opto, gants cuir, table aspirante 1 000 m³/h.

✅ Auto-évaluation

Je comprends le rôle d'un transformateur (U et I inversement liés). Je calcule rendement, cos φ, courant primaire d'un transfo. Je dimensionne le disjoncteur d'un équipement pro.

Bonus — Soudure MIG vs TIG : laquelle pour les cuisines alu ?

Critère	MIG	TIG
Vitesse	Rapide (1-2 m/min)	Lent (10-30 cm/min)
Qualité visuelle	Cordon irrégulier	Cordon parfait, lisse
Épaisseur	1-30 mm	0,3-8 mm
Métal d'apport	Fil continu (semi-auto)	Baguette (manuel)
Coût équipement	800-3 000 €	2 000-8 000 €
Application cuisines alu	Châssis structurels	Façades visibles (qualité)

En cuisines alu haut de gamme : TIG pour les soudures visibles, MIG pour les renforts cachés. Florian utilise les 2 selon le besoin.

Pour avoir les meilleurs cordons : courant pulsé AC (alu seulement, fréquence 50-300 Hz), gaz argon 99,99 % pur, propreté irréprochable des pièces.

À retenir

Transformateur : U₂/U₁ = N₂/N₁. Loi U·I conservée à η près.
Poste à souder : transfo abaisseur (230 V → 25-95 V) + fort courant.
Disjoncteur courbe D pour transfo (12× I_n à la magnétisation).
FM (facteur de marche) limite le temps continu à plein régime.

📚 §7 (transformateur) + §8 (applications) de la leçon Ch01.