Appareillage de protection

15:06 in génie électrique

Appareillage de protection

Généralités.

Déclenchement des appareils de protection en cas de surintensité.

 

Ø  Fonctionnement normal : courant d'utilisation ≤ calibre de l'appareil de protection.

Ø  Surintensité passagère : démarrage moteur, connexion transformateur, etc. Pas de coupure.

Ø  Surintensité anormale :

·    Surcharge : échauffement thermique, puissance demandée excessive... Coupure après un certain délai.

·    Court-circuit. Coupure immédiate.

Ø  Coupure : le fonctionnement de l'appareil de protection est assuré pour un courant donné dans un certain intervalle, qui correspond à une plage de réglage dans le cas d'un disjoncteur ou à une zone de fonctionnement indéterminé dans le cas d'un fusible.

Ø  Pouvoir de coupure : courant maximal qu'un dispositif de protection peut couper (exprimé en kA).

Association des appareils de protection : sélectivité et filiation.

Un courant traverse en général plusieurs appareils de protection en série, dont les calibres sont calculés et répartis en fonction des différents circuits à protéger. En cas de surintensité il y a bonne sélectivité lorsque seul l'appareil protégeant le circuit en défaut fonctionne. Mais il faut aussi assurer la protection de l'installation en cas de fort court-circuit : c'est le rôle de la filiation.

Ø  Sélectivité ampèremétrique : répartition des valeurs de courant d'emploi : calibre AMONT > calibre AVAL (typiquement : cal. amont » 2 x cal. aval).

Ø  Sélectivité chronométrique : échelonnement des temps de déclenchement : délai de coupure AMONT > délai de coupure AVAL (temporisation sur ap. amont).

Ø  Filiation : utilisation répartie des pouvoirs de coupure des appareils de protection : pouvoir de coupure AMONT > pouvoir de coupure AVAL.

Fonction : protection des lignes de distribution ; pouvoir de coupure élevé.

Types :

Ø  gG (anciennement dénommés gl) : usage général. Marqués en noir.

Ø  Am (Accompagnement Machine) : supportent une surcharge passagère (pour démarrage moteur). Marqués en vert.

Caractéristiques :

Ø  Courant de non-fusion Inf : courant qui peut être supporté par le fusible pendant un temps spécifié sans fondre.

Ø  Courant de fusion If : courant qui provoque la fusion avant la fin d'un temps spécifié.

Ø  Caractéristique temps de fusion / courant coupé :

(Fusible cal. 20 A type gG, doc. Legrand)

Disjoncteur à déclenchement électromagnétique (ou déclencheur magnétique).

Schéma :

Fonction : protection contre les courts-circuits :

Ø  court-circuit impédant (10 < Icc < 50 In) : souvent provoqué par la détérioration des isolants des conducteurs (bobinages moteur...)

Ø  court-circuit (Icc > 50 In) : provoqué par exemple par une erreur de connexion au cours d'une opération de maintenance.

Constitution :

Disjoncteur à déclenchement thermique ; relais thermique :

Schémas :

Fonctions:

Ø  protection contre les surcharges dues à une anomalie du réseau (surtension...) ou à une cause mécanique (couple résistant excessif au démarrage d'un moteur par exemple).

Exemple : déclenchement à 7,2 In entre 2 et 10 s.

Ø  disjoncteur à déclenchement thermique : coupure directe du circuit principal.

Ø  relais thermique : coupure du circuit auxiliaire, par exemple le circuit de commande du contacteur principal d'un départ moteur.

Constitution :

Disjoncteur magnéto-thermique.

Schéma : association d'un disjoncteur thermique et d'un disjoncteur électromagnétique.

Courbe de déclenchement :

Caractéristiques :

Ø Calibre In : courant nominal ou courant assigné d'emploi

Ø  Courant de réglage Ir : réglage du déclenchement thermique : typiquement, 0,1In £ Ir £ In

Ø  Courant de déclenchement magnétique Id. En général, Id » 10 à 20 In

Ø Courant de déclenchement instantané Iinst : n'existe que sur les disjoncteurs électroniques.

Il correspond à une coupure immédiate en cas de fort court-circuit.

Tension assignée d'emploi, pouvoir de coupure : voir fusibles.

Types :

Courbe Z : Id » 2,4 à 3,6 In protection des circuits électroniques.

Courbe B : Id » 3 à 5 In protection des générateurs, des personnes, des grandes longueurs de câbles en régime TN et IT.

Courbe C : Id » 5 à 10 In protection des récepteurs classiques, usage général.

Courbe D : Id » 10 à 14 In protection des récepteurs à fort courant d'appel (moteurs, transformateurs,...).

Courbe MA : Id = 12 Im déclencheur magnétique seul (pas de protection thermique) : protection des démarreurs de moteur.

Exemples:

Disjoncteur différentiel (DDR : Dispositif Différentiel Résiduel).

Schémas :

Fonction : protection des personnes en régime TT contre les contacts indirects ; protection complémentaire des équipements.

Fonctionnement : mesure la somme vectorielle des intensités des courants parcourant une ligne de distribution. En fonctionnement normal, on doit avoir :

Monophasé                    I 1 + I N = 0

triphasé sans neuter     I 1 + I 2 + I N = 0

triphasé avec neuter     I 1 + I 2 + I 3 + I N = 0

Sur un tore magnétique sont bobinés 2, 3 ou 4 enroulements primaires et un enroulement secondaire connecté à un relais déclencheur. En cas de défaut, la somme des courants induit une fem dans le secondaire qui actionne le relais.

Constitution (DDR 2 pôles) :

Caractéristiques :

Ø Calibre, tension assignée d'emploi, pouvoir de coupure : comme précédemment.

Ø  Courant différentiel résiduel assigné (IDn) : valeur efficace nominale de la somme vectorielle des courants mesurés assurant avec certitude le déclenchement du disjoncteur. En outre, ce déclenchement ne peut avoir lieu pour un courant différentiel résiduel £ IDn / 2.