Appareillage de commande ~ Génie électrique

Appareillage de commande

Avant-propos : arc électrique à l'ouverture d'un circuit :

Ø Entre deux électrodes planes soumises à une ddp U (Potentiels et différence de potentiel de U) et séparées d'une distance d existe un champ électrique E = U / d (exprimé en V.m^-1). Si la valeur de ce champ est élevée, un arc électrique se forme, résultat de l'ionisation de l'air (tension disruptive ou rigidité diélectrique de l'air sec : Emax » 3 kV/mm).

Ø Lors d'une manœuvre de coupure d'un circuit par un interrupteur, l'arc prend naissance dès la séparation des contacts, même sous une faible tension (qq 10 V).

Ø En outre, l'apparition de l'arc est facilitée si le circuit (parcouru par un courant I) est inductif, car une surtension proportionnelle au facteur L dI / dt est générée au moment de la coupure.

Ø L'arc électrique est un milieu conducteur, de température élevée (jusqu'à 5000°C). On doit considérer que le circuit n'est réellement coupé qu'à l'extinction de l'arc.

Ø En l'absence de précautions particulières, l'arc peut entraîner la soudure des électrodes.

Ø Extension de l'arc :

· La longueur de l'arc augmente avec la tension à couper.

· La section de l'arc augmente avec le courant à couper.

Ø Extinction de l'arc :

· Vitesse de coupure élevée : séparation rapide des électrodes de l'interrupteur.

· Allongement et fractionnement de l'arc par des électrodes intermédiaires (U > qq kV).

· Soufflage de l'arc par courant d'air ou par effet magnétique (I > qq kA).

· Choix du diélectrique : substitution d'hexafluorure de soufre (SF6) à l'air (pour interrupteurs de forte puissance). Ce gaz chimiquement inerte présente des qualités diélectriques et un pouvoir d'extinction très supérieur à l'air.

Sectionneur

Ø Fonction : séparation entre la partie amont sous tension et la partie aval d'un circuit.

Ø Réalisation : sectionnement du circuit A VIDE par coupure de tous les conducteurs de phase et du conducteur de neutre s'il existe (mais PAS du conducteur de protection PE).

Un sectionneur n'étant pas prévu pour couper un circuit en charge, son pouvoir de coupure ou de fermeture est très faible. NE JAMAIS ACTIONNER UN SECTIONNEUR EN CHARGE.

Ø Fonctionnalités supplémentaires :

· le sectionnement est visible, par observation des contacts ou du levier de commande.

· verrouillage possible par un cadenas en position ouvert pour consignation.

· un ou des contact(s) auxiliaire(s) permet de couper le circuit de commande qui est associé.

au circuit principal d'un équipement. Par construction du sectionneur, l'ouverture de ce contact s'effectue avant l'ouverture des contacts principaux. L'ouverture du circuit de commande de l'équipement entraînant l'ouverture de son circuit de puissance, celui-ci n'est donc jamais ouvert en charge.

Inversement, à la mise sous tension, le contact auxiliaire est fermé après la fermeture des contacts principaux.

Sectionneur porte-fusible.

Ø Fonction : séparation et protection

Ø Réalisation : adjonction de fusibles sur les pôles du sectionneur (conducteurs de phase, mais non du neutre).

Interrupteur-sectionneur.

Fonction : interruption, c'est-à-dire ouverture / fermeture manuelle du circuit EN CHARGE et séparation. Exemples d'application : manœuvre, arrêt d'urgence.

Contacteur.

Ø Fonction : commutation (ouverture / fermeture d'un circuit en charge commandée à distance).

Ø Réalisation : commande à relais électromagnétique. Le circuit de commande est isolé du circuit de puissance.

Ø Paramètres caractéristiques (norme IEC 947, extrait) :

· Température ambiante : -5 °C / + 55 °C (valeurs typiques)

· Courant thermique conventionnel (Ith) : valeur du courant qu'un contacteur en position fermée peut supporter pendant 8 heures sans que l'échauffement de la bobine ne dépasse 90°C. NB : Ith > Ie .

· Caractéristiques électriques assignées : valeurs nominales d'emploi du courant (Ie), de la tension (Ue, entre phases en triphasé), de la puissance. Dépendent du facteur de marche et de la catégorie d'emploi.

· Impédance des pôles : Z = Rrésiduelle + jwLrésiduelle d'un pôle à 50 Hz, pour I_e.

Ø Critères de choix d'un contacteur :

· Facteur de marche : rapport m entre la durée q de passage du courant pendant un cycle de manœuvre et la duré T de ce cycle (m = rapport cyclique).

· Fiabilité, ou durabilité électrique (resp. mécanique) : nb moyen de cycles de manœuvre en charge (resp. à vide) que les pôles sont susceptibles d'effectuer sans entretien.

· Catégorie d'emploi : elle dépend du type de moteur et du service désiré. Tableau :