Technique de contrôle industriel Technique de

Technique de contrôle industriel
Technique de contrôle SIRIUS
Atténuation des surtensions aux contacteurs
Exemple de fonctionnement n° CD-FE-III-003-V20-FR

Atténuation des surtensions aux contacteurs
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Remarque préliminaire
Les exemples de fonctionnement Sirius sont des configurations d’automatisation
opérationnelles et testées, élaborées sur la base de produits Siemens A&D standard. Ils
permettent de réaliser de manière simple, rapide et bon marché des applications de contrôle
sur les appareils basse tension. A ce titre, chacun des exemples de fonctionnement SIRIUS
mentionnés couvre une tâche répétitive d’un ensemble général de questions, posées par le
client, et relatives aux appareils basse tension.
1 Introduction ......................................................................................................3
2 Apparition de surtensions...............................................................................4
3 Types d’organe de protection.........................................................................5
3.1 Raccordement d’organes de circuit RC...................................................................................................5
3.2 Raccordement de diodes ..........................................................................................................................6
3.2.1 Raccordement d’une diode de roue libre .....................................................................................................6
3.2.2 Raccordement d’un groupe de diodes (diode/diode Zener).........................................................................7
3.3 Raccordement de varistances..................................................................................................................8
3.4 Sommaire des types d’organe de protection...........................................................................................9
4 Atténuation des surtensions – la solution Siemens .....................................9
4.1 Limiteur de surtension pour contacteurs type S00 et S0.....................................................................10
4.2 Limiteur de surtension pour contacteurs type S2 à S12......................................................................11
5 Votre contact ..................................................................................................12
6 Garantie, responsabilité et assistance.........................................................12
7 Index................................................................................................................12

Atténuation des surtensions aux contacteurs
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1 Introduction
La cause principale d’apparition de surtensions réside dans les processus de
commutation des circuits inductifs tels que les bobines de contacteur.
Ces surtensions, des pics de courant jusqu’à 4 kV, peuvent atteindre très vite des
valeurs élevées dont les conséquences sont les suivantes :
• usure importante prématurée des contacts commandant la bobine ;
• émission de signaux parasites provoquant éventuellement des erreurs de signal
dans les commandes électroniques et la destruction de modules électroniques.
Communément, on atténue donc les surtensions de commutation des bobines de
contacteur en raccordant des organes de protection.
L’objet de cet exposé est de présenter à l’utilisateur une sélection de différents
organes de protection et un guide pour leur dimensionnement, et de lui indiquer leurs
avantages et inconvénients.

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2 Apparition de surtensions
La mise hors tension de la bobine d’un contacteur provoque des surtensions. En effet,
l’inductance de la bobine cause un maintien du flux électrique au moment de la coupure et une
fermeture du circuit de courant du fait de la capacité propre de la bobine. Si la résistance à la
tension du circuit de courant était suffisante, le courant et la tension auraient la même courbe
qu’une vibration atténuée.
Compte tenu de la résistance de résonance importante de la bobine privée de courant, les
amplitudes vibratoires peuvent atteindre plusieurs kV et les surélévations de tension sont de
l’ordre de 1kV/μs.
0
100
1000
3000
Ubobine
[V]
50 t [
μ
s]
Fig. 1 : Surtension de manœuvre d’une bobine de contacteur auxiliaire non équipée d’un
organe de protection 230 V, 50 Hz, 10 VA
La fig. 1 montre l’oscillogramme du processus de désenclenchement d’une bobine de
contacteur auxiliaire provoquant une « décharge type averse ». A l’issue d’une décharge
type averse d’une durée de 250 μs environ, il se forme une vibration atténuée d’une valeur
de crête de 3,5 kV. Les décharges type averse provoquent, elles aussi, une usure importante
du contact de commutation mécanique.
En outre, compte tenu de la pente importante des courbes de tension qui se forment, des
signaux parasites considérables peuvent être émis de manière capacitive dans les systèmes
voisins.
Ces signaux rendent nécessaire le raccordement d’organes de protection à l’endroit où ils
apparaissent, c.-à-d. sur la bobine du contacteur. Ces organes empêchent la formation de
surtensions à l’endroit même de leur apparition et protègent les éléments électroniques
sensibles à la tension. Ils préviennent en outre l’apparition de signaux parasites dans les
circuits de commande des commutations électroniques.
D’une manière générale, l’atténuation des surtensions suppose l’utilisation des organes de
protection suivants, connectés en parallèle à la bobine du contacteur :
• circuit RC (résistance et condensateur en série)
• diode de roue libre, groupe de diodes
• varistances

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3 Types d’organe de protection
3.1 Raccordement d’organes de circuit RC
Les organes de circuit RC sont essentiellement raccordés aux contacteurs à alimentation en
courant alternatif. Ils peuvent également être raccordés aux contacteurs à alimentation en
courant continu.
R
C
Fig. 2 : Schéma de principe d’un circuit RC
L’augmentation de la capacité effective de la bobine réduit à la fois l’amplitude au double ou
au triple de la tension de commande et la pente de la surtension de commutation, de telle
sorte que les décharges type averse n’apparaissent plus. La tension monte à 400 V en
oscillant avant de disparaître lentement. Le raccordement d’un circuit RC protège
particulièrement les niveaux de sortie sensibles à du/dt de toute connexion involontaire.
Des organes de circuit RC bien choisis n’ont qu’une incidence minimale sur les temps de
commutation des contacteurs et la temporisation du temps de déconnexion est inférieure à 1
ms. Une atténuation optimale nécessite néanmoins une adaptation à la tension de
commande et à la fréquence assignées correspondantes. Les organes du circuit RC doivent
donc être choisis dans le catalogue.
La fig. 3 montre la courbe de tension de la bobine de contacteur auxiliaire mentionnée à la
fig. 1 et équipée d’un organe de circuit RC approprié.
Fig. 3 : Surtension de manœuvre d’une bobine de contacteur auxiliaire 230 V, 50 Hz,
10 VA à laquelle est raccordé un circuit RC 110 Ω, 0,22 μF
0
5
200
Ubobine
t [ms] 0