Ne pas déconnecter en charge
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DOSSIER TECHNIQUE 2002 MTG 2002 MTG 2002 1 SOMMAIRE HISTORIQUE DES TECHNOLOGIES DE CONTACTS UTILISEES DANS LES PRISES DE COURANT Broches et Alvéoles en Laiton........................................................................................................................... Branchement de prises et fiches d’origines différentes .................................................................................... Importance de strictes tolérances...................................................................................................................... Limites d'interchangeabilité .............................................................................................................................. Améliorations réalisées .................................................................................................................................... Une évolution lente............................................................................................................................................ 4 4 4 5 5 7 LA RESISTANCE DE CONTACT : NOTIONS DE BASE Notions physiques ............................................................................................................................................. 8 Etat des surfaces des contacts ......................................................................................................................... 8 Evaluation de la résistance de contact .............................................................................................................. 9 Résistance de constriction Résistance de film La Tribocorrosion .............................................................................................................................................. 9 Influence des matériaux ................................................................................................................................... 10 Contrôle de la pression de contact .................................................................................................................... 11 LES AVANTAGES DU CONTACT EN BOUT Historique .......................................................................................................................................................... 13 Principe de contact du Décontacteur ................................................................................................................ 13 Principe de contact du Disbreaker ................................................................................................................... 14 Une large plage de tolérances ........................................................................................................................ 15 Le séquencement des contacts ........................................................................................................................ 16 L'auto nettoyage .............................................................................................................................................. 16 Le disque de sécurité ...................................................................................................................................... 17 Facilité de manœuvre ....................................................................................................................................... 17 Une déconnexion rapide .................................................................................................................................. 17 Une connexion rapide ...................................................................................................................................... 18 Bornes de raccordement à blocage élastique .................................................................................................. 19 CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES Echauffements ................................................................................................................................................ 20 Conditions de surcharge .................................................................................................................................. 21 Courts-circuits : Tests de tenue et de fermeture ............................................................................................... 21 Pouvoir de coupure en charge ......................................................................................................................... 22 Endurance mécanique et électrique ................................................................................................................ 23 Capacité à connecter les moteurs .................................................................................................................... 24 Classement et marquage des appareils suivant la norme NF/EN 60309-1 ....................................................... 25 Utilisation en connecteurs ................................................................................................................................ 26 CARACTERISTIQUES PHYSIQUES Coupure visible ................................................................................................................................................. 27 Protection des parties actives .......................................................................................................................... 27 Etanchéité automatique .................................................................................................................................... 27 Flexibilité ........................................................................................................................................................... 28 Standard international des tensions assignées d'emploi................................................................................... 30 Configurations de contact.................................................................................................................................. 30 Codage couleur................................................................................................................................................. 32 Disque de codage ............................................................................................................................................ 32 2 MTG 2002 Contacts de puissance et contacts auxiliaires ................................................................................................... 32 Dimensions et capacité des bornes de raccordement ....................................................................................... 33 Matériaux........................................................................................................................................................... 33 Températures ambiantes................................................................................................................................... 34 OPTIONS ET ACCESSOIRES Bouchons de fiche ou de connecteurs............................................................................................................... 35 Vis de verrouillage / cadenassage simple / cadenassage multiple des socles ................................................ 35 Consignation des fiches / coupure visible.......................................................................................................... 36 Bouton d'arrêt d'urgence .................................................................................................................................. 36 Mécanismes et dispositifs d'introduction .......................................................................................................... 37 Equerres de suspension ................................................................................................................................... 38 Protection de crochet en caoutchouc ............................................................................................................... 38 Décontacteurs à auto-éjection .......................................................................................................................... 38 Principe de fonctionnement Socle avec fiche éjectable Socle de connecteur avec prise mobile auto-éjectable Socle de connecteur avec électro-aimant Produits avec micro rupteur............................................................................................................................... 40 Produits ‘Haute température’............................................................................................................................. 40 LES DECONTACTEURS ANTIDEFLAGRANTS Généralités ....................................................................................................................................................... 41 Modes de protection ......................................................................................................................................... 41 Matériels destinés à être utilisés en présence de poussières combustibles ..................................................... 42 Classements – Groupes de gaz ....................................................................................................................... 43 Classe de Température .................................................................................................................................... 43 Les zones antidéflagrantes .............................................................................................................................. 43 Directive Européenne ATEX (Atmosphères Explosibles) ................................................................................. 43 Décontacteurs antidéflagrants........................................................................................................................... 44 Marquages ....................................................................................................................................................... 44 NORMES APPLICABLES NF/EN 60309-1 Prises de courant à usage industriel ...................................................................................... 45 NF/EN 60947-3 Interrupteurs .......................................................................................................................... 45 NF/EN 60529 Degrés IP.................................................................................................................................... 46 NF/EN 50102 Degrés IK.................................................................................................................................... 46 LE DECRET 88-1056 DU 14 NOVEMBRE 1988 .......................................................................................................... 47 LA DIRECTIVE EUROPEENNE BASSE TENSION (DBT) Principe ............................................................................................................................................................. 49 ........................................................................................ 50 Conformité des appareils de marque Panachage des appareils .................................................................................................................................. 50 Le Maréchal Technical Group (MTG) ................................................................................................................ 51 ............................................................................................................................................................ 51 Sigle GLOSSAIRE ............................................................................................................................................................... 52 ANNEXES Réseaux ......................................................................................................................................................... 53 Bagues et Etiquettes de Couleurs ................................................................................................................... 54 Dimensions des filetages .................................................................................................................................. 55 Diamètre des Conducteurs Cuivre .................................................................................................................. 56 Diamètre Extérieur Moyen des Câbles ............................................................................................................ 56 MTG 2002 3 HISTORIQUE DES TECHNOLOGIES DE CONTACTS UTILISEES DANS LES PRISES DE COURANT Le besoin de connecter à volonté des appareils électriques remonte à la découverte de l’électricité et à l’extension de son utilisation, particulièrement dans l’industrie. BROCHES ET ALVEOLES EN LAITON ème siècle, les prises à broches et alvéoles en laiton sont techniquement peu différentes de celles Apparues au 19 disponibles aujourd’hui. Si le besoin de brancher temporairement des appareils mobiles n’a pas changé, les courants et tensions mis en œuvre, ainsi que le nombre de personnes concernées par cette opération ont énormément augmenté. Le besoin de marier ensemble des prises d’origines diverses a conduit, peu après la fin de la deuxième guerre mondiale, à l’établissement d’une norme dimensionnelle (publication CEE17). Malheureusement, contrairement aux autres types de matériels électriques, cela a eu pour effet d’arrêter pratiquement toute évolution technique. Le principe de broches et alvéoles cylindriques en laiton est certainement une des conceptions les moins coûteuses pour fabriquer des prises mais la demande croissante de fiabilité et de sécurité conjuguée à l'accroissement des courants et des tensions, a vite atteint les limites de cette technique. Par conception, les contacts à broches et à alvéoles ne permettent pas la coupure en charge : le matériau dont ils sont faits ne résiste pas aux effets de l’arc électrique. Soumis à un arc, le laiton produit de l’oxyde de cuivre, mauvais conducteur, ce qui accroît la résistance de contact et donc l’échauffement. Cet échauffement accroît l’oxydation des contacts et donc leur résistance. Par ailleurs, rien n’empêche bien souvent de séparer les prises sous tension et de créer un arc électrique dangereux, alors que ces appareils ne le permettent pas. Les outils portatifs et les appareils domestiques absorbent rarement l’intensité de 16 Ampères que peuvent supporter leurs prises. Mais si le courant s’accroît ou si des facteurs liés à l’environnement détériorent les contacts (brouillard salin, humidité, produits chimiques), leurs performances diminuent rapidement, même en l’absence d’arc électrique. BRANCHEMENT DE PRISES ET FICHES D’ORIGINES DIFFERENTES La conductivité électrique exige qu’une force minimum soit appliquée entre les 2 contacts lorsqu’une fiche est insérée dans un socle. Selon la technique des broches et alvéoles, la force qui s’applique sur le contact est donnée par l’élasticité de la broche fendue ou de l’alvéole fendue, complétée éventuellement par un ressort autour de l’alvéole qui travaille à l'extension. Un tel ressort ne peut être étalonné et il est impossible de contrôler exactement la valeur minimale de la force appliquée, spécialement lorsqu’on insère une fiche d’un fabricant dans un socle d’un autre fabricant. Outre la difficulté de manœuvre liée à cette conception, la résistance de contact varie en fonction des tolérances de fabrication et ne permet pas toujours de garantir des performances constantes. IMPORTANCE DE STRICTES TOLERANCES Les tolérances critiques sont celles qui concernent : Le diamètre extérieur de la broche Le diamètre intérieur de l’alvéole Leur conicité et circularité. Pour des raisons économiques et du fait du caractère nomade des prises de courant, il est évidemment impossible de fixer des tolérances très strictes aux contacts, ou de les roder ensemble comme les soupapes de moteurs à explosion. • D’un lot de fabrication à un autre, il est impossible de maintenir exactement les mêmes dimensions. Des variations dans les matériaux, l’usure des outils, des changements de température, etc. … créent de faible variation d’un lot à l’autre et même au sein du même lot. • Des fabrications utilisant la totalité des marges de tolérances peuvent se révéler non compatibles, soit que la broche se trouve trop serrée dans l’alvéole, soit que l’alvéole soit trop large pour la broche. Dans le premier cas, il 4 MTG 2002 est très difficile de rentrer la fiche dans son socle et cela provoque des déformations qui peuvent excéder les seuils d’élasticité des matériaux, dans le deuxième cas, la qualité de contact est mauvaise et l'échauffement augmente. • L’usure provoquée par les frottements due à la conception même du système est une cause importante de modification des performances dans le temps. Le laiton s’oxydant, ses coefficients de frottement et d’abrasion se détériorent rapidement, augmentant par-là même l’usure du matériau. • L'emboîtement en force de deux cylindres dont l'un est élastique provoque la déformation en cône de ce dernier. Le contact entre les deux pièces s'établit alors géométriquement suivant un cercle. En ce qui concerne les surfaces de contact, l’usinage des pièces est réalisé à l’aide d’outils rotatifs qui créent des micro ondulations sur sa surface. Ces ondulations, invisibles à l’œil nu, font qu’entre la broche et l’alvéole, il n’existe réellement que des points de contact aléatoires, disposés sur un cercle. En l’absence de contrôle précis des tolérances de fabrication, il est difficile de contrôler les forces qui s’exercent. LIMITES D'INTERCHANGEABILITE La norme dimensionnelle des prises de courant à broches et alvéoles à configuration harmonisée (NF/EN 60309-2) est strictement limitée à leur interface. Il n’existe pas de standardisation concernant les points de fixation ou les composants. Cela signifie que les entraxes de fixation et les perçages sur un coffret de prises d'une marque donnée ne conviennent pas aux produits d’une autre marque. En ce qui concerne les pièces détachées, dans bien des cas, elles ne sont tout simplement pas disponibles. Un dommage sur une pièce oblige à changer l’appareil. AMELIORATIONS REALISEES Les difficultés dues à la conception des prises à broches et à alvéoles tant sur le plan électrique que mécanique, ont conduit certains fabricants à améliorer leurs produits : Placage d’argent ou de nickel L’une des principales faiblesses des contacts à broches et alvéoles en laiton est le matériau dont ils sont faits. Alliage de cuivre et de zinc, le laiton est un matériau bon marché, qui convient bien au façonnage des formes requises pour les contacts à broche et alvéole. Cependant, il s’oxyde à température ambiante ce qui accroît sa résistance de contact. Sous l’effet d’un arc électrique, ils s'oxyde en profondeur. De plus, par nature, le laiton ne favorise pas l’extinction rapide de l’arc. Un placage d’argent sur les broches comme sur les alvéoles réduit significativement la résistance de contact. Quelle que soit la technique employée, la zone la plus difficile à plaquer est l’intérieur des alvéoles. Certaines sont d’ailleurs fabriquées à partir de plaques, argentées ou nickelées avant d’être formées. Pour éviter la détérioration du placage pendant le façonnage et compte tenu du faible rayon de courbure, l’épaisseur de la plaque est réduite au minimum avec tous les inconvénients qui en découlent : inertie thermique minimale, brève constante de temps et incapacité à supporter des surcharges temporaires. Un placage n’est jamais aussi solide qu’un matériau plein du fait de sa porosité et de ses irrégularités. S’il est acceptable pour des prises qui sont rarement déconnectées, il ne peut supporter les centaines ou milliers de cycles qu’on exige des prises de courant à usage industriel. Tôt au tard, le frottement provoqué par chaque opération use le placage et le contact se fait à nouveau sur le matériau de base. Par ailleurs, les contacts à placage d'argent ne peuvent être exposés à un arc électrique : la chaleur dégagée par le plasma (jusqu’à 7000K dans l’air – 2000K dans le SF6) le vaporise immédiatement. Très stable dans le temps, grâce à sa dureté, le nickel a une bien meilleure résistance à l’usure mécanique et à l’arc. Malheureusement, le nickel a une relativement grande résistance de contact et son usage est donc restreint à des courants limités. Il est habituellement utilisé comme placage sur un seul côté, broche ou alvéole, pour réduire le coefficient de frottement sur la pièce opposée en laiton. La résistance de contact est néanmoins ramenée au niveau atteint par le plus mauvais des deux matériaux. Contacts « doux » Plusieurs techniques ont été développées pour surmonter l'autre inconvénient majeur de la technique des contacts à broches et alvéoles : sa difficulté de manœuvre. MTG 2002 5 Certains constructeurs ont donc développé des techniques dans lesquelles l’intérieur de l’alvéole est muni d’un bossage au niveau du ressort qui entoure le contact. Le frottement entre la broche et l’alvéole est alors limité à un nombre de points connus sur un cercle précis ce qui diminue la zone de frottement et facilite la pénétration et le retrait de la broche. Malheureusement, cela n’apporte aucune amélioration en matière de performances électriques car, fondamentalement, le concept et les matériaux restent les mêmes. barillets à lamelles Un progrès majeur a été réalisé avec des alvéoles utilisant des barillets à lames de ressort en cuprobéryllium ou cupronickel. Le nombre de points de contact est parfaitement contrôlé et la force appliquée par les lames des ressorts sur la broche, bien que faible, est beaucoup moins dépendante du respect de strictes tolérances du fait de leur très grande élasticité, de leur dureté et de leur faible coefficient de frottement. Cette technique permet une facilité de manœuvre comparable à celle précédemment décrite. Les petites lames qui établissent le contact sont malgré tout extrêmement sensibles à la pénétration de corps étrangers, qui peuvent bloquer leur débattement. Ceci dit, leur conception, qui garantit un nombre de points de contact élevé, les rends mieux aptes à supporter les courants de défaut. En cas de court circuit, les forces de répulsion entre les contacts - inversement proportionnelles au carré du nombre de points de contact - sont minimisées. A l'inverse, comme les autres broches et alvéoles, elles ne sont pas capables de fermer un circuit en condition de court-circuit ou même d’établir et de couper en charge. Cette conception met également en œuvre 2 contacts en série – l’un entre la broche et les lames de ressort, l’autre entre les lames de ressort et l’alvéole. METAL Cuivre électrolytique Bronze Laiton Cuprobéryllium Alliage d’aluminium Aciers LIMITE D’ELASTICITE (KG.MM-2) 5 à 22 11 à 62 10 à 50 95 à 140 5 à 50 10 à 150 RESISTIVITE (µΩ.CM) 1,75 11,5 7,5 7,8 2,8 15 Interlock (verrouillage mécanique ou électrique) Quels que soient les progrès réalisés, les broches et alvéoles sont, par conception, incapables d’établir ou de couper le courant en surcharge (rotor bloqué, court-circuit, etc..) ou même en fonctionnement normal, à leur courant nominal, en toute sécurité. Pour assurer aux utilisateurs un niveau minimum de protection, les prises de courant doivent être associées et verrouillées par un procédé mécanique ou électrique, à un organe de coupure : celui-ci empêche les opérateurs de retirer une fiche sous tension d’un socle ou d’engager une fiche dans un socle sous tension. Nombre de pays ont déjà publié des normes de sécurité qui imposent que toutes les prises de courant soient dotées d'un système de coupure. Un verrouillage mécanique est un mécanisme qui interdit de mettre en position « marche » l’interrupteur associé à la prise tant que la fiche n’est pas totalement engagée dans le socle. De plus, tant que l’interrupteur n’a pas été mis en position « arrêt », la fiche est prisonnière du socle. Si cette exigence peut être facilement remplie dans le cas d’un socle mural, cela devient beaucoup plus difficile dans le cas d’un prolongateur du fait de l’encombrement de l’interrupteur. De plus, le verrouillage mécanique des socles met en œuvre deux jeux de contacts en série : une entre la fiche et le socle, et un autre dans l’interrupteur, ce qui crée un risque de panne supplémentaire. Les mécanismes de verrouillage sont facilement détériorés par des usages brutaux ou abusifs. 6 MTG 2002 Un verrouillage électrique est réalisé en alimentant la bobine d’un contacteur associé à la prise, à travers un ou deux conducteurs et contacts supplémentaires (appelés fils et contacts pilotes) qui font passer l'alimentation de la bobine par le socle et jusqu'à l’appareil à alimenter. Au niveau de l’appareil à alimenter, les deux contacts pilotes sont shuntés, ou le contact pilote unique est shunté avec un contact de phase ou le neutre, pour fermer le circuit de la bobine. En d’autres termes, la bobine du contacteur ne peut pas être alimentée - et le contacteur fermé - tant que toutes les connexions ne sont pas faites complètement. Ce verrouillage électrique procure un haut niveau de sécurité, mais requiert un contacteur dédié à chaque socle, des câbles spéciaux avec fils pilotes et une main d’œuvre d’installation supplémentaire. UNE EVOLUTION LENTE Par nature, les prises de courant à broches et alvéoles ne sont pas compatibles avec toute autre technique de contact. Dans une usine, le remplacement d’une prise à broches et alvéoles par une autre technique de contact impose le remplacement de toutes les prises de même calibre dans la mesure où la compatibilité entre les différents appareils présents sur le site est nécessaire. Ceci ne s'applique pas aux interrupteurs. Lorsqu’ils furent jugés obsolètes, les interrupteurs à couteau purent être progressivement remplacés par les modèles plus modernes utilisant des contacts en bout en argent-nickel. MTG 2002 7 LA RESISTANCE DE CONTACT NOTIONS DE BASE Tous les électriciens savent que lorsque l’intensité s’élève, il convient d’utiliser un câble de section plus importante. Certains en déduisent naturellement que la surface d’un contact devrait correspondre à la section du conducteur : l’interface entre 2 contacts est de longueur nulle mais sa surface doit égaler la section du conducteur. Dans la pratique, la surface de contact réelle entre deux surfaces est composée d’un certain nombre de points qui représentent une surface de contact très inférieure à la surface apparente de contact, du fait de la rugosité des matériaux mis en contact. La seule valeur facilement mesurable est la force totale appliquée au contact, qu’elle soit repartie sur 3 points (le minimum exigé pour obtenir une position stable), ou plus. Quels que soient les efforts réalisés pour augmenter la surface apparente de contact, les lignes de flux d’électrons sont réduites à travers quelques points établis entre les deux contacts, dont la surface est encore inférieure à la surface de contact macroscopique réelle. Des électrons sont alors transférés dans un système Ohmique (contact « propre » métal sur métal) ou par effet tunnel ou effet thermoélectronique en fonction de l’épaisseur de la couche de surface isolante à traverser, générée par l’oxydation du matériau ou la pollution. Tous les fabricants d’appareillage électrique utilisent à l’heure actuelle des contacts à palette en alliage d’argent, souvent bombés, soulignant ainsi la prépondérance de la force appliquée par rapport à la surface de contact. Cette technique de contact est utilisée à l’exclusion de toute autre dans le domaine des relais, des contacteurs ou des disjoncteurs et à cet égard, les prises de courant sont devenues une exception. NOTIONS PHYSIQUES Quel que soit le type de contact considéré, la discontinuité d’un conducteur crée une résistance additionnelle appelée "résistance de contact". Cette résistance est supérieure à celle qui existerait si le conducteur était continu. La valeur de cette résistance détermine la qualité de contact : plus cette résistance est élevée, plus la chute de tension est forte et plus importante est la quantité de chaleur émise au niveau du contact. Si la température dépasse une certaine limite, le contact se détériore. Ce phénomène peut survenir brutalement car la détérioration du contact est d’autant plus rapide que la température est élevée. La qualité d’un contact (sa résistance de contact) résulte essentiellement de 2 paramètres : L’état des surfaces de contact, L’action des forces sur le contact. ETAT DES SURFACES DE CONTACT Trois paramètres définissent l’état d’une surface de contact : ♦ Sa structure physico-chimique : Au niveau microscopique, la structure physico-chimique d’une surface est complexe. Elle résulte de la formation d’une couche de 'corrosion', constituée d’éléments venus de l’extérieur et de leur réaction avec le matériau (substrat). ♦ Sa rugosité La rugosité au sens large d’une surface est également complexe. Elle dépend des techniques de fabrication utilisées et présente souvent un aspect aléatoire. Elle introduit le facteur de pression de rupture à l’écrasement du matériau. ♦ Sa forme géométrique Au niveau macroscopique, la forme géométrique d’une surface de contact est le paramètre le mieux contrôlable. C’est cette géométrie macroscopique entre deux surfaces en contact qui détermine l’aire apparente de contact. 8 MTG 2002 EVALUATION DE LA RESISTANCE DE CONTACT A cause de la rugosité du matériau, le vrai contact ne se produit pas sur toute la surface apparente de contact. Il se produit seulement sur un certain nombre d’îlots appelés « contacts élémentaires ». La résistance de contact est également constituée de deux paramètres : la résistance de constriction, la résistance de film. LA RESISTANCE DE CONSTRICTION Elle est due à l’étranglement des lignes de courant au passage des « contacts élémentaires ». LA RESISTANCE DE FILM Elle est due aux couches d’oxyde ou de pollution existant à l’interface. La résistance de contact dépend donc : de la forme géométrique du contact (qui détermine la surface apparente de contact), de la force appliquée, de la résistivité des matériaux, des caractéristiques de dureté et de rugosité des matériaux, de la conductivité de surface et plus généralement de l’état de la corrosion. Variation type de la résistance de contact en fonction de la force appliquée (unités du système international). LA TRIBOCORROSION La tribocorrosion est un phénomène de détérioration de la qualité du contact due à l'usure générée par les frottements et les micro-déplacements et à l'accumulation des particules oxydées dans les micro-cavités à la surface du matériau. Ces micro déplacements peuvent être dus à des vibrations, des chocs, ou même sans intervention extérieure, à la dilatation thermique du métal. Ces particules oxydées constituent un troisième corps. Le mécanisme de la tribocorrosion comporte quatre étapes principales : 1. 2. 3. 4. Production de particules d’usure, par adhésion ou cisaillement, Oxydation et accumulation des particules dans les cavités de surface, Expulsion des particules oxydées dans les cavités adjacentes, Formation d’une couche de débris finement divisés qui se transforment en une poudre diminuant l’efficacité de l’abrasion MTG 2002 9 INFLUENCE DES MATERIAUX Le choix du matériau de contact est évidemment fondamental pour assurer une bonne qualité de contact. Le tableau cidessous donne, pour une force appliquée donnée, les résistances de contact obtenues avec les matériaux que l’on rencontre le plus communément, dans deux états différents : A l’état neuf, Après vieillissement ou oxydation. MATERIAUX Argent Or Cuivre Laiton Argent Nickel 85/15 RESISTANCE DE CONTACT OXYDE A L’ETAT NEUF 6 µΩ Ω 25 µΩ Ω 31 µΩ Ω 31 µΩ Ω 29 µΩ Ω 400 µΩ Ω 370 µΩ Ω 1400 µΩ Ω 23 µΩ Ω 60 µΩ Ω L'ARGENT De tous les matériaux disponibles commercialement, l’argent a la plus faible résistance de contact. Ses performances varient peu dans le temps car l’oxyde d’argent Ag2O est aussi un bon conducteur d’électricité. Il garde ses excellentes propriétés électriques à température élevée. Le sulfure d’argent Ag2S qui noircit l’argent, apparaît à basse température et en ambiance sulfureuse. Il est un peu plus résistif mais également instable. Il disparaît au-delà de 300°C et s’élimine sous l’effet d’un arc électrique. La très faible résistance de contact de l’argent le rend particulièrement attractif pour les courants de forte intensité. D’un autre côté, l’argent est un métal mou qui s’use facilement. Il ne peut supporter des arcs électriques répétés qui ont tendance à le vaporiser et il se soude à une pression et à une température relativement basses. L’argent n’est donc pas recommandé pour des organes de coupure. L'OR L’or a une très faible résistance de contact qui ne varie pas dans le temps car il ne s’oxyde pas. Outre le fait qu’il n’est pas économiquement viable à l’état massif, c’est un métal mou qui présente les mêmes désavantages que l’argent d’un point de vue mécanique. LE LAITON Le laiton (alliage de zinc et de cuivre) est un matériau bon marché, adapté à l'usinage des pièces de la forme requise par l’application. Il est pourtant le plus mauvais matériau de tous ceux listés ci-dessus pour assurer une bonne qualité de contact. Il possède une résistance de contact élevée à l’état neuf à cause du zinc qui est un mauvais conducteur, mais il devient totalement inutilisable quand le cuivre qu’il contient s’est oxydé. Cette oxydation se produit déjà à température ambiante. De plus, le laiton ne résiste pas à l’arc électrique et s’use rapidement à la friction. LE CUIVRE Le cuivre est plus cher que le laiton et il est aussi plus difficile à usiner. Il est cependant choisi quand une très bonne conductivité est exigée. A l'instar du laiton, le cuivre, s’oxyde à température ambiante ce qui accroît de façon conséquente sa résistance de contact. Son exposition aux agents chimiques usuels (oxyde de soufre, oxyde d’azote, acides, même à basse concentration) ou aux halogènes, crée en surface une couche fortement résistive d’oxyde de cuivre Cu2O. L’arc électrique creuse le cuivre et provoque une oxydation en profondeur rendant ce dernier inutilisable. De plus, ce matériau ne favorise pas l’extinction rapide de l’arc car à l’inverse d’autres matériaux, le point cathodique d’un arc sur le cuivre tend à rester dans une position stable, ce qui ne favorise pas l’élévation de sa tension. Cette ‘stabilité' accroît énormément le maintien de l’arc et son effet de creusement. L’oxydation du cuivre peut être éliminée dans le vide ou dans un confinement d’Hélium ou d’Héxafluoride de soufre (SF6). Ses performances sont alors comparables à celles d’un alliage d’argent dans l’air. Ce confinement est évidemment impossible pour des prises de courant. Dans l’air, en absence de protection, le cuivre et le laiton ne sont jamais utilisés en tant que matériau de contact pour les organes de coupure à cause de leur couche de surface qui est résistive. Même pour les petits disjoncteurs très bon marché, le cuivre n’est jamais utilisé seul en tant que matériau de contact. Le matériau opposé mis en contact avec un contact en cuivre est généralement fait de graphite d’argent (AgC) pour éviter la soudure. Le couple appliqué à l’interface de jeux de barre nues nécessite un contrôle précis : assez fort pour réaliser un contact étanche à l’ambiance, mais pas trop pour respecter l’indice d’élasticité du matériau. La périphérie de telles interfaces doit être également protégée pour éviter toute progression de la corrosion. 10 MTG 2002 Le cuivre a une faible résistance de contact à l’état neuf, qui augmente avec le temps et l’oxydation. L’oxyde de cuivre Cu2O est mauvais conducteur mais dès 100 à 120°C, du monoxyde de cuivre CuO se forme, rendant les contacts en cuivre inutilisables. TEMPERATURE °C 20 55 60 85 100 EPAISSEUR (10-10 M) APRES 1 000 H APRES 100 000 H 21.7 37 35 170 39 210 87 690 150 1300 Couche d’oxyde de cuivre (Cu2O) située en surface formée en fonction du temps et de la température. (Table de Rönnquist) LE CUPROBERYLLIUM Le Cuivre au Béryllium est parfois utilisé pour réaliser des lamelles de contact placées à l’intérieur des alvéoles, qui viennent en contact avec des broches en laiton, protégées ou non. Les avantages du cuivre au béryllium sur le laiton sont de posséder de bien meilleurs coefficients d’élasticité et de frottement, ce qui réduit son usure et permet au revêtement des broches de durer davantage. Sa résistivité est pourtant comparable à celle du laiton. Ces lamelles de cuivre au béryllium se présentent sous forme d’inserts à l’intérieur des alvéoles et présentent donc le désavantage de réaliser 2 contacts en série – l’un entre la broche et l’insert, l’autre entre l’insert et l’alvéole. L'ARGENT NICKEL 85/15 L'argent nickel AgNi 85/15 (85% argent et 15% nickel) conjugue les performances de qualité de contact exceptionnelle de l’argent et les propriétés mécaniques du nickel. L’argent nickel ne se soude qu’à des pressions et des températures élevées et supporte donc parfaitement les arcs électriques. Sous des arcs répétés, l’argent nickel s’use graduellement et les contacts doivent pouvoir être remplacés. Ce matériau a donc été choisi pour la fabrication de la plupart de nos contacts. L'argent nickel est couramment utilisé par tous les fabricants d’organes de coupure, en raison de ses performances : Endurance mécanique, Propriétés électriques d’interface, Non transfert de particules métalliques d’un contact à un autre, Résistance à la soudure statique et dynamique, Résistance mécanique à l’arc électrique, à la fermeture et l’ouverture du circuit, Résistance à la tribocorrosion Résistance diélectrique post-arc qui réduit le temps moyen des arcs électriques, Mobilité des arcs sur les contacts. Ses propriétés de non transfert évitent l'accumulation graduelle de particules métalliques dans les chambres à arcs et ne forme donc pas de couche conductrice qui pourrait nuire à la rigidité diélectrique. Cela est particulièrement intéressant dans des produits de petite taille où les distances dans l’air et les lignes de fuite sont réduites au minimum. D’autres matériaux sont également couramment utilisés dans le domaine des organes de coupure pour d’autres propriétés particulières : Argent Graphite AgC Argent Oxyde d’étain AgSnO2 Argent Tungstène AgW MTG 2002 11 CONTROLE DE LA PRESSION DE CONTACT La pression de contact est l’autre paramètre clé qui détermine la qualité d’un contact. Une force minimale doit être appliquée quand une fiche est introduite dans un socle. Dans le cas des contacts glissants à broches et à alvéoles, la force appliquée est, en général, donnée par l’élasticité de l’alvéole fendue, complétée par celle du ressort situé autour de l’alvéole et qui travaille à la flexion (expansion). Etant donné les variations de tolérance, un tel ressort ne peut être calibré avec précision d’une façon économiquement viable et le contrôle précis d’une valeur minimale pour la force appliquée est rendu impossible particulièrement lorsqu’on introduit la fiche d’un fabricant dans le socle d’un autre. Il convient également que la force appliquée au contact reste constante dans le temps. 12 MTG 2002 LES AVANTAGES DU CONTACT EN BOUT HISTORIQUE Suite à un accident corporel provoqué par le branchement en charge d'un moteur défectueux dont fut témoin Mr. Gilles Maréchal au début des années 50, l’idée lui vint de concevoir une méthode de connexion plus sûre et plus fiable, prenant en compte une demande croissante de courants de plus fortes intensités. Faisant table rase d'une conception héritée de 19° siècle, des spécifications élémentaires furent élaborées et enrichies dans le temps, pour prendre en compte toutes les fonctions nouvelles correspondant aux attentes et aux besoins réels des utilisateurs industriels : En terme de sécurité : Capacité à établir et couper le courant en conditions de charge et de surcharge, Résistance au court-circuit, Inaccessibilité aux pièces sous tension, Etanchéité assurée automatiquement dès que la fiche est introduite dans son socle, En terme de facilité d’emploi de maintenance : Possibilité, à partir de pièces communes, de différencier les prises destinées à plusieurs tensions, Possibilité partir de pièces communes, de différencier les prises destinées à plusieurs circuits utilisant la même tension, Possibilité d'assembler toutes les formes de prises de courant à partir d’éléments de base, Possibilité de connecter plusieurs fiches dans un même socle dès lors qu'ils sont électriquement compatibles. Possibilité de remplacer tout composant endommagé. Le Décontacteur à contact en bout à pression sur pastille d’argent nickel était né. La première prise de courant à contact en bout fut lancée en 1953 et sa technique se répand maintenant de plus en plus à travers le monde. En 1996, la technique du contact en bout a été retenue par tous les principaux fabricants de véhicules automobiles comme étant le concept le mieux adapté à la recharge conductrice des véhicules électriques. Pour cette nouvelle application, les prises à contact en bout sont déjà le standard de demain. PRINCIPE DE CONTACT DU DECONTACTEUR Les produits Maréchal utilisent des contacts en bout à pression en argent nickel, montés sur une tresse métallique et un ressort calibré. La pression est générée par la compression de ce ressort. Ce concept est simple et tolérant, Une fiche introduite dans le socle provoque l'écrasement des ressorts auxquels correspond une force appliquée minimale et connue. MTG 2002 13 Les ressorts, semblables à ceux utilisés sur les soupapes de moteurs à explosion, ne travaillent qu’à une fraction de leur limite d’élasticité, et peuvent donc effectuer des dizaines de millier de manœuvres sans diminution de leurs performances (les ressorts de soupape effectuent jusqu'à 500 millions de manœuvres). La souplesse de la tresse permet à la pastille du contact socle d'être toujours parfaitement alignée sur la pastille du contact fiche. Contrairement a d’autres procédés, la tresse métallique souple qui relie par sertissage les parties fixes et mobiles du contact de socle, forme une pièce massive sans discontinuité. Cette tresse effectue une connexion ‘‘statique’’ entre les deux parties et sa déformation mécanique permet la mobilité de la partie en mouvement sans affecter la continuité du chemin suivi par le courant électrique. Les sertissage réalisés aux deux extrémités de la tresse assurent des connexions étanches et rendent l'ensemble assimilable à une pièce massive. Cela la protège de toute pénétration de la corrosion ou de toute accumulation de corps étrangers. PRINCIPE DE CONTACT DU DISBREAKER Couper une charge produit immédiatement un arc électrique entre les contacts. Au départ, l’annulation de la pression de contact fait fondre le dernier point de constriction et crée un pont liquide éphémère entre les contacts. La rupture et la vaporisation de ce pont ionisent l’espace entre les deux contacts : un arc se forme immédiatement sur une distance réduite avec une tension moyenne de 15V qui ne dépend pas à l'origine du matériau de contact utilisé. Cette tension initiale est faible, comparé à la tension d’emploi habituellement entre 200 et 500V. Dans cette situation le chemin du courant n’est pratiquement pas modifié par l’arc. La coupure définitive n’intervient que lorsque la tension devient nulle sous réserve que le réarcage soit évité. Si l’arc reste stable entre les deux contacts (temps de stagnation), sa tension n’augmente que légèrement avec la distance. Avec les Décontacteurs, la forte résistance diélectrique à l’arc de l’argent nickel (qui favorise la déstabilisation du pied d'arc et l'élévation de sa tension) et la longueur des chambres de coupure, assurent la coupure de l'arc et évitent le réarcage. Pour des intensités supérieures ou lorsque des surcharges significatives se produisent, des dispositions doivent être prises pour qu’un 'soufflage' magnétique de l’arc permette d’augmenter de façon significative sa tension. Comme la tension de l’arc augmente, la valeur de l’intensité est artificiellement réduite, anticipant son passage naturel par zéro. Les Disbreakers sont équipés d’un tel système de soufflage de l’arc au moyen de lamelles magnétiques en forme de V qui déstabilisent son point cathodique et découpent l’arc à travers ses lamelles. Les Disbreakers disposent de performance d’interrupteur moteur et peuvent régulièrement établir et couper en surcharge jusqu’à 10 fois l’intensité nominale de l'appareil. 14 MTG 2002 Les contacts de la fiche et du socle sont des broches ayant à leurs extrémités une pastille en alliage d'argent. Quand on introduit la fiche dans le socle, la broche de la fiche appuie sur une pièce mobile. Quand on enfonce la fiche dans son socle, la pièce mobile pivote autour d’une butée et bande le ressort … Jusqu’à ce que la pièce mobile échappe à la butée. Sous l’effet de la pression du ressort, la pièce mobile bascule alors pour venir prendre appui sur la broche sous tension du socle: C’est la fermeture, indépendante de l'action manuelle de l'opérateur. En position « marche » la fiche se trouve maintenue en position « I » par le système de retenue du socle. Si on libère le système de retenue (position « O »), la fiche recule. Sous l’effet de la pression du ressort : la pièce mobile bascule et tire l'arc à travers les lamelles de soufflage, L'arc s'éteint. C’est l’ouverture, indépendante de l'action manuelle de l'opérateur. Les contacts des Disbreakers disposent par conception, d’un point cathodique (où l’arc se crée) qui est différent de l’endroit où s’établit le contact permanent. Cela permet de réaliser de nombreuses opérations de coupure en très forte surcharge sans détérioration de la continuité électrique. UNE LARGE PLAGE DE TOLERANCES Avec les contacts en bout, les variables influant sur les performances électriques sont les distances entre les isolants supportant les contacts et les pastilles des contacts : Ces variables sont faciles à vérifier et à maintenir dans des limites précises, Une légère diminution de la compression n’influe pratiquement pas sur la résistance de contact grâce à la réponse linéaire des ressorts. Cette technique procure une grande fiabilité dans le temps malgré toute utilisation anormale qui peut survenir sur des années d'utilisation. MTG 2002 15 Une conception brevetée des enveloppes permet de garantir une compression identique de tous les contacts : Un certain jeu est nécessaire entre le cylindre de la fiche et le cylindre du socle pour permettre leur emboîtement, mais crée un problème d’alignement entre le socle et la fiche étant donné que l’accrochage de la fiche ne se fait que d’un seul côté (voir une déconnexion rapide). Pour résoudre ce problème d’alignement, des bossages rétablissent un alignement parfait de la fiche dans son socle et permettent une compression identique de tous les contacts. Cela garantit également une compression uniforme du joint d’étanchéité et permet d’obtenir par la seule manœuvre d’introduction de la fiche un degré d’étanchéité IP 67 (Décontacteurs DSN et DXN). LE SEQUENCEMENT DES CONTACTS Pour garantir une opération optimale, les contacts s’établissent de façon ordonnée : La terre s’établit en premier, Puis le Neutre, Puis les Phases, Puis les auxiliaires, qui peuvent être utilisés comme pilotes. A l’ouverture, le séquencement des contacts est inversé : Les auxiliaires, s’il y en a, s’ouvrent en premier, Puis les Phases, Puis le Neutre, Puis la Terre. Pour simplifier la gestion du stock et la maintenance, tous les contacts principaux (Phase / Terre / Neutre) de la plupart de nos appareils sont identiques. Le séquencement est réalisé par leur implantation à différents niveaux dans le bloc isolant de la fiche. L' AUTO NETTOYAGE La plupart des produits Maréchal sont équipés d’un système d’auto nettoyage des pastilles de contact. Cela permet l’élimination de tout dépôt sur les surfaces de contact. Au moment où les extrémités des contacts de fiche et de socle se rejoignent, ils sont légèrement décalés. Pendant la compression du ressort, des rainures spéciales situées dans le carter socle, obligent la fiche à tourner jusqu’à ce que les contacts soient alignés. Cet auto-nettoyage garantit des performances constantes même en environnement poussiéreux ou pollué. 16 MTG 2002 LE DISQUE DE SECURITE La plupart des socles de Décontacteurs disposent d’un disque de sécurité verrouillé qui protège des parties actives quand la fiche est retirée. Les contacts du socle sont maintenus propres et inaccessibles (au fil de 1mm de diamètre) même lorsque le couvercle du socle reste ouvert. Seule une fiche électriquement compatible avec un socle peut déverrouiller son disque de sécurité. FACILITE DE MANŒUVRE Avec le système à broches et alvéoles, la force de contact est à angle droit de la force d’insertion et de retrait de la fiche : un concept qui présente trois inconvénients majeurs : La pression de contact doit être suffisante pour prévenir une élévation de température excessive, mais est limitée par la nécessité de conserver un effort d'insertion et de retrait de la fiche acceptable. Lorsque le calibre des prises augmente, ce compromis devient de plus en plus difficile à obtenir. Le frottement détériore les contacts et diminue la pression de contact dans le temps, Les tolérances de fabrication permettent de larges variations dans les performances même sur des produits neufs. Avec les contacts en bout, la force appliquée aux contacts va dans le même sens que la manœuvre d’introduction de la fiche. Introduire une fiche dans son socle ne demande qu’un effort connu et limité, et aucun effort n’est demandé pour l’en extraire. L’usure des contacts est négligeable et il n’y aucun risque de surcompression des ressorts de contact. UNE DECONNEXION RAPIDE Pour réaliser une coupure en charge rapide, en cas d’urgence, les décontacteurs sont équipés d’un unique bouton de déclenchement, solidaire du crochet de retenue. Le socle doit être monté avec ce bouton facilement accessible. Lors de cette manœuvre, les contacts de socle et de fiche se séparent d’une distance nécessaire à l’isolement dans des chambres de confinement d’arc individuelles. MTG 2002 17 Ce crochet peut être remplacé sur demande par un bouton d’arrêt d’urgence saillant (type 'coup de poing') qui facilite : L’identification visuelle, La manœuvre d’urgence, La manœuvre avec des mains gantées UNE CONNEXION RAPIDE La manœuvre de connexion s’effectue en quatre temps : 1. Ouverture du couvercle 2. Introduction de la fiche 3. Rotation de la fiche (position de repos) 4. Connexion (accrochage du crochet) Sur la plupart des appareils, deux points rouges situés sur les corps de socle et de fiche, facilitent le repérage de l'orientation de la fiche pour le branchement. 18 MTG 2002 BORNES DE RACCORDEMENT A BLOCAGE ELASTIQUE L’une des principales causes de défaillance des prises de courant est le desserrage des vis des bornes de raccordement des conducteurs : Les fiches et prises mobiles sont souvent soumises à une manutention brutale, Les parties fixes sont soumises aux vibrations inhérentes aux installations industrielles, Le passage intermittent du courant crée des cycles thermiques, Les conducteurs souples sont constitués de brins fins qui se tassent et se déplacent après serrage en prenant leurs places définitives, Le cuivre est un matériau mou d'élasticité faible, qui se déforme sous une pression modérée (environ 15 kg / mm²), facilement générée avec une simple vis. Tous ces facteurs contribuent au desserrage des vis des bornes de connexion. Une simple vis de connexion ne résout pas tous ces problèmes potentiels : le conducteur se tasse ou la vis se desserre, la résistance de contact augmente et la température s’élève. Et si une vis peut se desserrer, … deux vis le peuvent tout aussi bien. La conception de l’organe de serrage doit donc garantir une force appliquée constante sur le conducteur en prenant en compte tous ces facteurs. Les produits Maréchal ont des bornes de connexion équipées d’un système qui compense le déplacement des brins et le fluage du cuivre. Une force constante est appliquée sur le conducteur à l’aide d’une bague déformable entourant un corps de borne fendu. Pour ne pas détériorer les brins, la vis de serrage a une tête lisse et son diamètre est aussi large que possible. L'axe du trou de la borne est décentré, à l’opposé de la vis de serrage, pour optimiser le nombre de filets en prise. Sous la pression de la vis, la fente du corps de la borne s’ouvre jusqu'à sa retenue par la bague. La bague se déforme ensuite de façon elliptique de sorte que l’élasticité combinée de la borne fendue et de la bague, compense toute déformation ou déplacement des brins. A l'occasion des cycles thermiques dus aux passages intermittents du courant, toute variation dimensionnelle liée aux différents coefficients d’expansion des matériaux en présence est compensée. Ce serrage élastique fait également disparaître le risque de desserrage dû aux vibrations. Réutilisable à volonté, ce concept procure une qualité de connexion constante qui ne nécessite aucune vérification régulière. Voir Dimensions et capacité des bornes de raccordement. MTG 2002 19 CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES ECHAUFFEMENTS L’échauffement est lié à la résistance globale des points de contact en série dans une prise de courant : Le serre-fils du socle de prise de courant, Le contact à l’interface fiche/socle, Le serre-fils de la fiche. L’échauffement est proportionnel au carré de l’intensité (Emax = K x I²). Les prises à broches et alvéoles fonctionnent bien dans le secteur domestique où elles sont généralement sur-dimensionnées pour des raisons mécaniques. Cependant, plus l’intensité augmente, plus leurs performances deviennent critiques. Lorsqu’un socle de prise de courant fournit un courant ‘I’ à un appareil, comme la résistance interne est constante, les bornes et les contacts s’échauffent pour atteindre, après un certain temps, une température d’équilibre. Cet équilibre thermique dépend bien sûr de la résistance, mais également de caractéristiques particulières du produit : sa masse et son volume, et de la façon dont se dissipe la chaleur par les conducteurs et les enveloppes. L’équilibre thermique est atteint graduellement. La pente de la courbe d’échauffement, en fonction du temps (t), définit la constante de temps (τ) du produit. Par convention, la constante de temps correspond au temps requis pour atteindre 63% de l’équilibre thermique. Deux socles de prise de courant aux caractéristiques nominales identiques mais de conceptions différentes ne s’échauffent pas de la même façon. Celle dont la résistance de contact est plus élevée, atteindra son équilibre thermique plus rapidement, et la pente de sa courbe d’échauffement sera plus accentuée. Plus grande est la constante de temps, plus longtemps mettra le socle de prise de courant pour atteindre son équilibre thermique. CONSTANTES DE TEMPS DES DS ET DSN DSN1/DS1/DSN3 DS3/DSN6 DS6/DSN9 DS9 DS2 17 mn 29 mn 35 mn 53 mn 60 mn La conséquence majeure de cette loi est qu’un produit ayant une constante de temps élevée peut supporter des surcharges significatives pendant un certain temps, sans sur-échauffement. Grâce à leur faible résistance de contact et à leur conception, les produits Maréchal ont des constantes de temps élevées. Inversement, les prises à broches et alvéoles, même à l’état neuf, ont de faibles constantes de temps, et sont incapables de supporter des surcharges temporaires sans un sur-échauffement excessif, de loin supérieur à ce que peut supporter le laiton. La norme relative aux prises de courant NF/EN 60309-1 limite l’échauffement des contacts à un maximum de 50K. La raison en est qu’au-dessus de cette limite, le laiton s’oxyde en profondeur et devient inutilisable. Dans les normes relatives aux produits couramment équipés de contacts en alliage d’argent (telle la norme CEI/EN 60947-3 relative aux interrupteurs), l’échauffement admissible va jusqu’à 80K, voire à la seule nécessité de ne pas endommager les pièces adjacentes, étant donné que l’argent et ses alliages conservent leurs propriétés électriques bien au-delà de 300°C. Puisque les Décontacteurs et Disbreakers Maréchal se réfèrent à la norme des prises de courant NF/EN 60309-1, cette limite de 50K est applicable, mais son importance est beaucoup moins critique. 20 TYPE INTENSITE NOMINALE ECHAUFFEMENT DS1 DS3 DS6 DS9 DS2 30 A 50 A 90 A 150 A 250 A 30K 35K 35K 38K 47K MTG 2002 CONDITIONS DE SURCHARGE Une des causes fréquentes de surcharge temporaire est le démarrage ou le redémarrage d’un moteur, lorsque, durant une brève période, l’intensité est plusieurs fois supérieure à sa valeur nominale (In). TYPE DE DEMARRAGE COEFFICIENT DE COURANT Direct Etoile-triangle Statorique Rotorique 5 à 7 In 2.5 In 3 à 4 In 1 à 2 In Comme on connaît, pour chaque prise : L’échauffement correspondant à sa charge permanente, Sa constante de temps, Il est facile de calculer quelle sera son échauffement pour une surintensité et une période de temps données. Comme les constantes de temps des Décontacteurs sont longues, on peut utiliser soit la formule de la courbe d’échauffement (exemple 1), soit la formule de la tangente au pied de la courbe (exemple 2) pour calculer l’échauffement. EXEMPLE 1 Si un DS6 s’échauffe de 35K après 35 minutes avec une intensité de 90A, quel sera l’échauffement après une surcharge de 450A pendant une minute ? L’équilibre thermique pour 450A sera : 450² 35 x -------90² = 875K Après une minute, l’échauffement sera égal à : 1 875 x 1 - ------ = 25K 1/35 e Ce qui est négligeable. Pour une surcharge de 630A pendant une minute, l’échauffement serait de 49,1K. EXEMPLE 2 Avec une charge permanente de 16A, un DS1 s’échauffe de 8,5°. Avec une surcharge de 160A, l’équilibre thermique se situerait à : 8.5 x (160/16)² = 850K Comme sa constante de temps est de 17 minutes, son échauffement après une minute sera de : 850/17 = 50K Les produits Maréchal peuvent résister à des surcharges temporaires causées par un démarrage ou de fréquents redémarrages d’un moteur, d’une pompe ou d’un ventilateur (qui crée la plus longue surcharge), et ce sans aucun dommage. Il est évident que les broches et alvéoles traditionnelles en laiton, avec de faibles constantes de temps, atteignent rapidement leur équilibre thermique et sont incapables de résister à ces surcharges sans échauffement excessif qui provoque une oxydation en profondeur, soude éventuellement les contacts et les rend inutilisables. COURT-CIRCUITS : TESTS DE TENUE ET DE FERMETURE Bien que les installations électriques soient aujourd’hui conçues pour minimiser les courants potentiels de court-circuits, leur intensité peut atteindre 10 à 100 fois le calibre nominal de la prise. Lorsque nous parlons de court-circuit, nous devons en distinguer deux cas : Ceux qui surviennent : 1. lorsque les contacts sont fermés, 2. A la fermeture, lorsqu’une fiche est introduite dans le socle, alors qu’un appareil ou un câble est défectueux. MTG 2002 21 Ce dernier cas risque d’avoir des conséquences encore plus désastreuses : du fait de l’arc qui se produit quand les broches sont sur le point de se réunir avec les alvéoles : les parois minces des alvéoles en laiton, métal mou, se désintègrent et libèrent des gaz chargés d’oxydes métalliques conducteurs. Ces gaz se mêlent instantanément et produisent un court-circuit entre phases ou entre phase et terre à l’intérieur du socle qui peut exploser. Comme les contacts ne sont jamais réellement fermés, la résistance des arcs et l’intensité véhiculée peuvent ne pas être assez importantes pour déclencher à temps les protections en amont. Des tests ont été effectués suivant les normes nord-américaines afin de contrôler le comportement de nos contacts en bout dans ces conditions de court-circuit. Ces tests ont été réalisés dans des conditions défavorables de protection, en utilisant des fusibles retardés (accompagnement moteur) calibrés de 2,5 à 4 fois l’intensité nominale de la prise. Selon les gammes, tous les produits ont passé avec succès à la fois les tests de résistance et les tests d’enclenchement sur court-circuit, avec des courants de 10.000 à 200.000 Ampères. Tests d'enclenchement et de résistance avec un court-circuit de 10kA : FACTEUR DE PUISSANCE TYPE DE FUSIBLE DS1 DS3 DS6 DS9 DS2 DB3 DB6 DB9 DSN1 DSN3 DSN6 ET TENSION fusible 80 A retardé TSR80R fusible 125 A retardé TRS125R fusible 250 A retardé TRS250R fusible 400 A retardé TRS400R fusible 600 A retardé TRS600R fusible 90 A fusible 175 A ESCA 175 fusible 350 A ESCA 350 fusible 80 A retardé TRS80R fusible 125 A retardé TRS125R fusible 250 A retardé TRS250R Cos. ϕ 0.49 – 600VAC Cos. ϕ 0.49 – 600VAC Cos. ϕ 0.49 – 600VAC Cos. ϕ 0.49 – 600VAC Cos. ϕ 0.49 – 600VAC Cos. ϕ 0.50 – 600VAC Cos. ϕ 0.50 – 600VAC Cos. ϕ 0.40 – 250VAC Cos. ϕ 0.49 – 480VAC Cos. ϕ 0.49 – 600VAC Cos. ϕ 0.49 – 600VAC Test d'enclenchement et de résistance avec un court-circuit de 100kA : DS6 INTENSITE 100 kA avec fusible URL60 FACTEUR DE PUISSANCE ET TENSION Cos. ϕ 0.20 – 600VAC Test d'enclenchement et de résistance avec un court-circuit de 200kA : DB3 DB6 DB9 INTENSITE 212 kA avec fusible ESCA 60 A 212 kA avec fusible ESCA 125 A 212 kA avec fusible ESCA 125 A FACTEUR DE PUISSANCE ET TENSION Cos. ϕ 0.20 – 600VAC Cos. ϕ 0.20 – 600VAC Cos. ϕ 0.20 – 600VAC Les contacts en bout, massifs, se ferment dès que les contacts se touchent : le courant passe et le fusible saute. Les disjoncteurs en sont une bonne illustration. A notre connaissance, le décontacteur est le seul produit au monde capable d’offrir une totale sécurité dans le cas d’une fermeture sur un court-circuit. POUVOIR DE COUPURE EN CHARGE Pour des raisons de sécurité, une prise de courant doit être capable de couper en charge. Les broches et alvéoles ne sont que des sectionneurs, puisque d’après leur conception elles n’ont pas de pouvoir de coupure. Elles sont dangereuses du fait de leur possibilité d’ouvrir ou de fermer un circuit alors qu'elles ne sont pas conçues pour cela. Les normes européennes et internationales ont ainsi déterminé un niveau minimum de pouvoir de coupure en charge. De par la loi, au-dessus de 32A en France ou d’1kW en Italie (≈ 5A – 230V), les prises à broches et alvéoles, qui n’ont pas de pouvoir de coupure intrinsèque, doivent être mécaniquement ou électriquement associées à un interrupteur ou à un contacteur. 22 MTG 2002 Des appareils de 10 ou 16 A peuvent même s'avérer dangereux dans le cas d’un rotor bloqué ou d’un courtcircuit. Avec un décontacteur, dès 10A, le danger est éliminé. En plus des ressorts des contacts, les décontacteurs sont équipés d'une bague d'éjection montée sur ressorts, qui assure une séparation brusque des contacts et la coupure du courant dans des chambres de coupure individuelles lorsque la fiche est libérée. Les décontacteurs peuvent fermer et ouvrir un circuit d’un courant de 6 à 10 fois leur intensité nominale à 110% de la tension, en totale sécurité. Les contacts des décontacteurs effectuent à la fois le passage et la coupure du courant. Le nombre des composants constituant le décontacteur est réduit au minimum pour limiter les risques de dysfonctionnement. Ces composants ont été conçus pour établir ou couper leur courant nominal sous 250 V DC, ce qui détermine la distance entre contacts lorsqu’ils sont en position ouverte. TYPE DISTANCE DE COUPURE DSN1/DS1/DSN3 DS3/DSN6 DS7C3 DS6/DSN9 DS9 DS2/DS4 10 mm 14 mm 15 mm 17 mm 16 mm 20 mm Jusqu’à 110V DC, deux contacts suffisent normalement pour assurer la coupure. Au-delà, et selon la constante de temps du circuit, il peut être préférable d’utiliser un appareil à 4 pôles avec 3 contacts en série pour l’un des pôles. Séparer les contacts d'une distance requise n’est pas suffisant : cela doit être effectué rapidement. L’arc électrique, dont le plasma approche les 7000°C, doit s’éteindre le plus tôt possible, avant qu’il ait le temps d’endommager les contacts ainsi que les isolants qui les contiennent. Le temps de coupure d’un décontacteur est d’environ 15 millisecondes, ce qui correspond à un cycle et demi d’une fréquence de 50Hz. Les décontacteurs sont également conçus pour établir et couper leur courant nominal jusqu’à 500Hz. Le pouvoir de coupure est proportionnel à la tension et l’intensité, de telle façon que lorsque la tension augmente, l’intensité décroît. Voir les performances et les catégories d'emploi dans le catalogue. Un aperçu des essais pratiqués est indiqué au chapitre Normes applicables. ENDURANCE MECANIQUE ET ELECTRIQUE La norme applicable aux prises de courant pour usages industriels est la norme NF/EN 60309-1 (origine CEI 60309-1). Elle établit, dans les articles 20 et 21, les pouvoirs de coupure minimum des produits ayant un système intégré d'interruption définis à l'article 2.8. Ces essais sont sanctionnés par un test d’échauffement (article 22), qui ne doit pas excéder 50K et un essai de rigidité diélectrique. Les produits Maréchal surpassent de loin ces exigences minimales. MTG 2002 23 EXIGENCES DE LA NF/EN 60309-1 / ARTICLES 20, 21, 22 PERFORMANCES DES DECONTACTEURS MARECHAL Courant nominal Nombre d’opérations Courant d’essai Tension d’essai Facteur de puissance Cos. ϕ Calibre 10 à 29A 50 fois + 5000 fois 1.25 In In 1.1 Un Un 0.6 0.6 10 à 20A 30 à 59A 50 fois + 1000 fois 1.25 In In 1.1 Un Un 0.6 0.6 21 à 40A 60 à 99A 20 fois + 1000 fois 1.25 In In 1.1 Un Un 0.6 0.6 41 à 70A 100 à 199A 20 fois + 250 fois 1.25 In In 1.1 Un Un 0.7 0.7 71 à 125A 200 à 250A 10 fois + 125 fois 1.25 In In 1.1 Un Un 0.8 0.8 126 à 250A Echauffement < 50K Nombre d’opérations Courant d’essai Tension d’essai Facteur de puissance Cos. ϕ 50 fois + 10000 fois plus 1 fois 50 fois + 8000 fois plus 1 fois 50 fois + 5000 fois + 1 fois 50 fois + 3000 fois + 1 fois 50 fois + 500 fois + 1 fois 4 In In 10 In 3 In In 10 In 2 In In 10 In 1.5 In In 10 In 1.25 In In 10 In 1.1 Un Un Un 1.1 Un Un Un 1.1 Un Un Un 1.1 Un Un Un 1.1 Un Un Un 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.7 0.7 0.7 0.8 0.8 0.8 Echauffement < 50K En termes d’endurance et de courant de surcharge, les Décontacteurs garantissent 2 à 8 fois ce que la norme exige. Ils garantissent également au moins un établissement et une coupure de courant à 10 fois l’intensité nominale. Dans de nombreux cas, les utilisateurs attendent des produits des performances bien au-delà de celles prévues par la norme. Par exemple, une prise 125A standard n’est censée effectuer que 250 opérations de fermeture et de coupure en charge. Les performances des Décontacteurs sont, là encore, bien supérieures et plus proches des conditions réelles d’utilisation. CAPACITE A CONNECTER LES MOTEURS La capacité des contacts en bout en argent-nickel à résister aux pics d’intensité et aux surcharges les rend particulièrement aptes à connecter les moteurs électriques. Ceci présente des avantages considérables : - Le moteur peut être rapidement remplacé en cas de panne, ce qui génère des économies substantielles en terme de temps d’arrêt. - Le raccordement ou l’isolation d’un moteur ne nécessite plus la présence d’un électricien qualifié. - En retirant la fiche du socle, la coupure visible est assurée, - Un système de verrouillage optionnel permet, soit de prévenir un débranchement indésirable de la fiche, soit d’empêcher l’accès au socle une fois que la fiche est retirée. - Il est plus commode et économique de raccorder un moteur avec un câble souple et une fiche plutôt qu’avec un câble rigide et une boîte de jonction. - Le moteur peut être rapidement isolé de la source par un personnel non qualifié. - La prise fait office de sectionneur à proximité du moteur. - Des contacts auxiliaires peuvent être utilisés pour la mis hors charge du démarreur lorsque le moteur est débranché. La gamme DB, de catégorie d'utilisation AC3, a été conçue pour le branchement et la coupure fréquente des moteurs électriques (voir Disbreakers). Les produits des gamme DS et DSN de catégorie d'utilisation AC23, ont été conçus pour le branchement permanent et la coupure occasionnelle des moteurs électriques. 24 MTG 2002 Les autres prises de courant MARECHAL peuvent également être utilisés pour brancher des moteurs à condition qu’elles soient verrouillées électriquement avec le démarreur moteur ou un contacteur ou verrouillé mécaniquement pour prévenir tout débranchement indésirable dans des conditions de rotor bloqué. Le verrouillage électrique avec le démarreur prévient également le démarrage intempestif du moteur lors de sa reconnexion. Le tableau ci-après indique les calibres usuels des moteurs qui peuvent être connectés. GAMME U MAX. NOMBRE DE COURANT CLASSEMENT KW CONTACTS MAXIMUM DE PHASE 240 V 240 V 415 V 500 V 600 V 1000 V 3Φ 3Φ 3Φ 3Φ 3Φ 1Φ (FLC) PN7C métal. 6P+T DN9C 3P+N+T+2aux 415 V DN9C 6P+T+2aux DN20C 6P+T+13aux DSN1 3P+N+T DN8 3P+N+T 500 V PN 3P+N+T PN7C poly 6P+T DN1 3P+N+T DS1 500 V 3P+N+T+2aux DSN3 3P+N+T+2aux 3P+N+T DS1 690 V 3P+N+T DSN3 DB3 690 V 3P+T+2aux DN7C3 415 V 6P+T 6P+T+3 aux. DS7C3 500 V 3P+N+T DN3 DS3 /DSN6 1000 V 3P+N+T+4 aux DB6 690 V 3P+T+2 AUX. DN7C6 415 V 6P+T DN6 500 V 3P+N+T DS6 690 V / 1kV 3P+T+ 2 aux. DSN9 1000 V 3P+T+ 4 aux. DN9 415 V 3P+T DS7C9 500 V 6P+T+2 aux. DB9 690 V 3P+T+ 4aux. DS9 690 V / 1kV 3P+T+ 2aux. DS2 690 V / 1kV 3P+T+ 2/7aux. PFQ3 690 V 3P+N+T+8aux PFQ4 690 V 3P+N+T+8aux PFC4 1 kV 3P+N+T+4aux PFC5 1 kV 3P+N+T+4aux PFC6 1 kV 3P+N+T+4aux 16 A 1,8 3 5,5 - - - 16 A 1,8 3 5,5 7,5 - - 22 A 2,2 4 7,5 7,5 - - 22 A 2,2 4 7,5 7,5 11 - 36 A 44 A 4 7,5 7,5 11 15 18,5 18,5 - 22 - - 44 A 7,5 11 18,5 22 - - 44 A 60 A 72 A 72 A 72 A 72 A 106 A 106 A 106 A 106 A 145 A 250 A 320 A 400 A 500 A 600 A 7,5 11 11 11 11 11 18,5 18,5 18,5 18,5 22 - 11 15 18,5 18,5 18,5 18,5 30 30 30 30 45 - 18,5 30 37 37 37 37 50 50 50 50 75 130 170 220 275 330 22 37 45 45 45 30 45 50 - 55 55 90 90 75 75 110 190 245 300 400 480 110 180 400 500 600 55 55 55 90 156 200 265 330 400 CLASSEMENT ET MARQUAGE DES APAREILS SUIVANT LA NORME NF/EN 60309-1 Les appareils Maréchal sont marqués suivant la norme NF/EN 60309-1 (prises de courant pour usages industriels). Le dispositif intégré d'interruption des Décontacteurs et Disbreakers est aussi classé suivant les catégories d'emploi de la norme des organes de coupure NF/EN 60947-3. Ces marquages n'apparaissent pas sur les appareils mais la Directive européenne Basse Tension permet que ces caractéristiques soient communiquées dans la documentation technique du fabricant. Se reporter au catalogue général. MTG 2002 25 UTILISATION EN CONNECTEURS Des dispositions peuvent être intégrées à l'installation pour empêcher la déconnexion accidentelle en charge : ♦ ♦ Verrouillage électrique à un organe de coupure muni d’une bobine à déclenchement rapide (< 20 ms), au moyen de 1 ou 2 contacts auxiliaires, Verrouillage par vis ou cadenas (voir Vis de verrouillage / Cadenassage simple / cadenassage multiple des socles). Les appareils peuvent alors être utilisés à leur intensité et tension maximales. Ils sont alors munis d'un marquage : Ne pas déconnecter en charge -------------------------------------------Do not separate under load DSN1 DSN3 DSN3 + 2 aux. DSN6 / DSN6 + 4 aux. DSN9 / DSN9 + 4 aux DS1 DS1 + 2 aux. DS3 / DS3 + 4 aux. DS6 / DS6 + 2 aux. DS6 1kV / DS6 1kV + 2 aux. DS9 / DS9+ 2 aux. DS9 1kV / DS9 1kV + 2 aux. DS2 / DS2 + 2 aux. DS2 1kV / DS2 + 1kV 2 aux. DS4 DN8 DN1 DN3 DN6 DN9 DB3 DB6 DB9 PN PN HT CCH PFQ3 PFQ4 PFC4 PFC5 PFC6 26 0 – 500 V AC 501 – 690 V AC 0 – 550 V DC 551 – 750 V DC 20 A 32 A 32 A 32 A 63 A 63 A 125 A 125 A 30 A 30 A 30 A 50 A 50 A 90 A 90 A 150 A 150 A 250 A 250 A 400 A 400 A 20 A 30 A 50 A 90 A 150 A (440 V) 40 A 40 A 75 A 75 A 125 A 125 A 30 A 30 A 200 A 315 A 315 A 400 A 400 A 400 A 400 A 500 A 500 A 600 A 600 A MTG 2002 691 – 1000 V AC 751 – 1000 V DC 63 A 125 A 50 A 90 A 150 A 250 A 400 A 315 A 400 A 400 A 500 A 600 A CARACTERISTIQUES PHYSIQUES COUPURE VISIBLE Les règles de sécurité imposent que le sectionnement soit visible lors de travaux de maintenance ou de réparation d’un équipement. A l’inverse des sectionneurs, des interrupteurs ou des disjoncteurs avec lesquels un contact peut avoir été soudé accidentellement, une fiche consignée hors de son socle constitue un moyen sûr et visible de sectionnement. Voir également : Verrouillages et consignations. PROTECTION DES PARTIES ACTIVES Lorsqu’un socle est couplé à un interrupteur verrouillable, les parties actives du socle exposées lors du retrait de la fiche sont hors tension mais ne sont pas protégées contre les éventuelles pénétrations de poussière ou d’humidité. Lorsque la fiche est extraite, l’interrupteur ne peut normalement se trouver qu’en position « arrêt ». Cela présuppose qu’aucun des contacts de l’interrupteur ne soit soudé et que le système de verrouillage ne soit pas défectueux. Les Décontacteurs Maréchal, les Disbreakers et les prises PF satisfont à cette nécessité de protection soit grâce à une construction où les parties sous tension sont inaccessibles (Disbreakers DB), soit grâce à un disque de sécurité verrouillé (Décontacteurs DS / DSN / DXN et prises PF) qui masque complètement les parties actives et peut uniquement être déverrouillé par une fiche compatible. Ce type de conception est beaucoup plus sécurisant notamment en ambiance humide, ou avec les mains mouillées. ETANCHEITE AUTOMATIQUE De nombreux fabricants de prises à broches et alvéoles proposent des gammes IP67 pour les environnements très humides. Elles sont toutes équipées d’une bague à vis, côté fiche, qui se visse sur le corps de socle après que la fiche ait été totalement accouplée. Les couvercles de socle sont également équipés d’une telle bague. Lorsque des manœuvres d’accouplement sont exécutées quotidiennement, il est inévitable que tôt ou tard, quelles que soient les instructions ou la formation dispensée, les bagues ne soient pas correctement vissées. Sur les produits Maréchal, l’étanchéité est automatiquement obtenue dès que la fiche est connectée au socle ou lorsque le couvercle de socle est fermé, sans qu’il soit nécessaire d’effectuer aucune autre manœuvre supplémentaire. L’étanchéité est ainsi toujours assurée. Famille DSN et DXN : un joint unique en face avant du socle réalise à la fois l’étanchéité IP 67 de la fiche et du couvercle. Couvercles de socle : - Les socles des PF et des DB possèdent un couvercle IP 67 séparé, relié au socle au moyen d’une chaîne ou d’un filin. - Les PN, DS, DN, DSN et DXN sont munis d’un couvercle articulé à ouverture automatique IP55, 66 ou 67 suivant le cas. MTG 2002 27 Sur demande, le sens du ressort peut être inversé. Dans le cas des prolongateurs, il est recommandé d’utiliser un couvercle à fermeture qui s'appuie alors le long de la poignée de la fiche en position connectée et réduit la saillie au minimum. Pour des applications particulières, les couvercles articulés peuvent nécessiter un angle d’ouverture de 180°. Deux configurations sont possibles : fermeture semi-automatique ouvrant à 180°, ou ouverture automatique ouvrant à 180°. Degrés IP : Les DSN, DB et PF ont un degré IP en standard de 65+67. Les PN et DXN ont un degré IP en standard de 66+67. Ils résistent à la fois à la lance et à une l'immersion temporaire sans pénétration d'eau nuisible au fonctionnement. A noter qu'un appareil IP 67 n'est pas nécessairement IP 65 ou 66 compte tenu de la nature différente des essais réalisés. Les autres produits ont un degré IP en standard de 54 ou 55. Cependant, en cas de montage en prise mobile accouplée à un socle de connecteur sur manchon incliné, lorsque la prise mobile est face vers le haut, l'eau peut ruisseler le long du corps de connecteur et pénétrer dans le socle. Choisir alors un degré d’étanchéité IP 66 ou monter l’ensemble en sens inverse : prise mobile orientée vers le bas en position / connecteur vers le haut. IP STANDARD PN / DXN DSN / DB / PF DN DS DX PX CS CCH SOCLE SEUL SOCLE + FICHE 66+67 65+67 55 55 65 65 - 66+67 65+67 54 54 65 65 45 45 Le joint IP 67 ne permet pas la fermeture automatique complète des couvercles articulés. Les socles IP 66 ou IP 67 sont donc livrés, sauf spécification contraire, en ouverture automatique. FLEXIBILITE Dans le seul domaine de la basse et très basse tension, il existe 17 tensions différentes dans le monde qui nécessitent 17 configurations de produits non inter mariables. De plus, pour une tension donnée, il peut être nécessaire de détromper des réseaux différents (par exemple : 230V alimentation réseau et 230V alimentation stabilisée réservée au matériel informatique), ce qui nécessite là encore, des produits non inter mariables. Les produits à broches et alvéoles à configuration harmonisée ne permettent pas de tels détrompages. Ils ne présentent pas non plus de produits différents pour le 50Hz et le 60Hz qui sont présents simultanément dans certaines installations. 28 MTG 2002 Les produits MARECHAL offrent jusqu’à 24 configurations différentes de tension, toutes réalisées à partir de pièces de base identiques : grâce à une implantation judicieuse des contacts, les isolants des socles et des fiches peuvent être montés dans leurs enveloppes respectives dans 24 positions angulaires différentes. En général, une encoche doit être réalisée dans le bloc isolant pour autoriser son montage dans son enveloppe. Un socle et une fiche ne peuvent être accouplés que s’ils sont munis de la même encoche, correspondant à la même position angulaire de détrompage et qu'ils ont des configurations de contact compatibles. Les 24 positions sont décalées entre elles de 15° (360°/24 = 15°) et sont prédécoupées et numérotées sur les blocs isolants. Les PF ont un système de détrompage par pions et trous qui assure la même fonction. Positions de Détrompage NOMBRE DE PRODUITS DSN1 – DS1et DSN3 avec 2 aux. DXN1 DS1 - DSN3 DXN3 – DXN6 DXN3 – DXN6 avec aux. DS3 - DSN6 – DSN9 DS6 - DS9 DS2 DS4 DN1 - DN3 - DN6 DN9 DB3 – DB6 – DB9 PN PN Haute Température PF Quadra PF Classic PN7C PN12C DS/DSN 24C – 37C DS7C3 DN7C6 DS7C9 DN9C DN20C POSITIONS TENSION MAXIMALE 24 24 24 24 24 24 24 12 12 16 4 24 16 4 10 7 5 6 3 5 1 1 2 16 500 V 550 V 690 V 750 V 550 V 1000 V 690 V /1 kV* 690 V / 1 kV* 1000 V 500 V 415 V 690 V 500 V 500 V 690 V 1000 V Poly : 500 V - métal :415 V Poly : 500 V - métal : 415 V 415 V 500 V 415 V 500 V 415 V 415 V * 1000 V disponible sur demande. 17 positions sont attribuées à des tensions correspondant à l’essentiel des réseaux que l’on peut rencontrer dans le monde, conformément à un standard international reproduit ci-après. Les 7 positions restantes sont libres et disponibles pour des applications spécifiques. MTG 2002 29 STANDARD INTERNATIONAL DES TENSIONS ASSIGNEES D'EMPLOI Un standard international a été établi au sein du groupe MARECHAL et de ses licenciés afin d’adopter une attribution commune des 24 positions : TENSIONS ASSIGNEES D'EMPLOI 24 V 130 V 230 V 230 V 400 V 400 V 500 V 690 V 1000 V 24 V 120/208 V 125/250 V 277/480 V 347/600 V 115/200 V 115/200 V 28 V 48 V 130 V 250 V (20-24 V) (110-130 V) (220-250 V) (220-250 V) (380-440 V) (380-440 V) 2P/ 2P+T/3P/3P+T 1P+N+T 1P+N+T 2P+T/3P+T/3P+N+T 1P+N+T 2P+T/3P+T/3P+N+T 2P+T/3P+T (660-690 V) 2P+T/3P+T/3P+N+T 2P+T/3P+T (20-24 V) 1P+N+T/2P+T/3P+T/3P+N+T 1P+N+T/2P+T/3P+T/3P+N+T (120-125/240-250 V) 1P+N+T/2P+T/3P+T/3P+N+T (255-277/440-480 V) 1P+N+T/2P+T/3P+T/3P+N+T 1P+N+T/2P+T/3P+T/3P+N+T 1P+N+T/2P+T/3P+T/3P+N+T 1P+N+T/2P+T/3P+T/3P+N+T (25-28 V) 2P/ 2P+T/3P/3P+T (40-50 V) 2P/ 2P+T/3P/3P+T (110-130 V) 2P+T (220-250 V) 2P+T TYPE DE COURANT POSITION DE CODAGE AC 50 Hz AC 50 Hz AC 50 Hz AC 50 Hz AC 50 Hz AC 50 Hz AC 50 Hz AC 50 Hz AC 50 Hz AC 60 Hz AC 60 Hz AC 60 Hz AC 60 Hz AC 60 Hz AC 400 Hz AC 200 Hz AC/DC AC/DC DC DC 08 03 01 03 19 01 09 19 22 02 16 07 04 14 11 12 06 13 10 20 05 15 21 17 18 23 24 Certaines positions de codage sont libres pour répondre à d’autres tensions, ou pour créer des systèmes spécifiques. De plus, les carters des socles et des connecteurs d'un appareil ont les mêmes entraxes de fixation. Par conséquent, ils se montent indifféremment sur les mêmes accessoires : poignée, boîtier mural ou manchon incliné. Les deux éléments principaux se combinent avec 3 accessoires pour constituer les 8 formes de montage communément utilisées. CONFIGURATIONS DE CONTACT La configuration de contact est indiquée par le 7 chiffre de la référence : eme AC DC 30 MTG 2002 1P+N 1P+N+T 2P 2P+T 2P+N+T 3P 3P+T 3P+N 3P+N+T 2P (+/-) 2P+T (+/-/T) D 5 A 2 6 B 3 C 7 Z 9 Dans un calibre d’appareil donné, les prises de courant ne sont pas seulement détrompées suivant leur tension d’emploi, mais aussi par leur polarité (ou configuration de contact). Les configurations de contact vont du simple bipolaire pour la TBT (Très Basse Tension, <50V) jusqu’au triphasé + neutre + terre des réseaux industriels. Il est donc nécessaire d’empêcher une fiche triphasée + neutre de se connecter dans un socle triphasé sans neutre. A l’inverse, il peut être intéressant de pouvoir connecter une fiche triphasée sans neutre dans un socle triphasé avec neutre étant donné que cela ne présente aucun danger d’un point de vue électrique. Cette faculté n’existe pas pour les prises à broches et alvéoles à configurations harmonisées. Ceci est possible sur nos produits grâce à une implantation judicieuse des contacts et à un disque de codage. Implantation des contacts : Sur la plupart des produits MARECHAL, le contact de terre est central, quelle que soit la tension d’emploi et donc quelles que soient les positions angulaires de l’isolant dans le carter. Pour une tension donnée, les contacts ont une position bien déterminée qui reste la même quelque soit la polarité dans laquelle la prise est configurée. Par exemple, dans la position angulaire attribuée au 400V-50Hz (encoche n° 01) : Le contact de terre est au centre, Le neutre, s’il existe, est toujours à 6h, La phase 1 à 9h, La phase 2 à 12h, La phase 3 à 4h. Même si le produit est configuré dans une polarité comportant moins de 5 contacts (triphasé + terre, par exemple) les contacts présents seront dans la même position que celle qu’ils occupent en configuration 5 contacts. Dans un réseau de distribution tri + neutre + terre 400V, une tension simple de 230V est présente entre chaque phase et le neutre. (Pour de plus amples informations sur les types de réseaux de distribution d’énergie électrique, se reporter à l’annexe). Grâce sa construction particulière, un socle triphasé + neutre 230/400V peut recevoir 4 fiches différentes qui sont électriquement compatibles : Fiche 400V Fiche 230V Fiche 400V Fiche 400V 2P+T 1P+N+T 3P+T 3P+N+T De plus la fiche 1P+N+T, 230V pourra aussi bien être connectée à un socle 1P+N+T, 230V qu’à un socle 3P+T, 230V. MTG 2002 31 C’est pour cette raison particulière que les socles 3P+N+T sont identifiés par une bague de codage couleur bicolore et une étiquette de tension bicolore : • • • Jaune / Bleu pour Bleu / Rouge pour Rouge / Noir pour 127 / 230 V 230 / 400 V 400 / 690 V Deux tensions (la tension composée et la tension simple) délivrées par un même socle permettent de réduire de façon significative le nombre de socles installés. CODAGE COULEUR Bien que des fiches et socles non compatibles électriquement ne puissent pas se connecter, le codage couleur des tensions d’emploi est le moyen le plus commode pour identifier visuellement et rapidement quelle fiche peut s’accoupler avec quel socle. Comme les produits MARECHAL peuvent s’adapter à n’importe quelles tensions (de 12 à 690 ou 1000V) tout en utilisant toujours les mêmes pièces de base, leurs enveloppes ne sont pas codées par couleur. Des carters de différentes couleurs réduiraient fortement les avantages procurés par l’aspect combinatoire du système MARECHAL. Le codage couleur est donc réalisé par des bagues. Ces bagues assurent également la fonction d’étanchéité à l’interface entre les carters mâles et femelles et leurs accessoires : poignée, boîtier ou manchon incliné. Ces bagues sont disponibles dans toutes les couleurs normalisées. DISQUE DE CODAGE Les contacts de socles n'étant pas visibles, le disque de codage remplit deux fonctions : • • Il indique la configuration de contact du socle, en fonction du réseau électrique auquel ce socle est raccordé, Il restreint l'accès à ce socle aux seules fiches électriquement compatibles. Le disque de codage comporte 6 positions (qui ne prennent pas en compte le contact de terre) : • • • • • • DC (2P) 1P+N 2P 2P+N 3P 3P+N qui empêche la connexion de toutes les fiches AC, qui autorise uniquement les fiches 1P+N, qui autorise uniquement les fiches 2P, qui autorise les fiches 1P+N ou 2P+N, qui autorise les fiches 2P ou 3P, qui autorise les fiches 1P+N / 2P / 2P+N / 3P et 3P+N. Un point bleu indique clairement la position de réglage du disque de codage. CONTACTS DE PUISSANCE ET CONTACTS AUXILIAIRES Des contacts auxiliaires sont souvent nécessaires en plus des contacts de puissance, pour la mise hors tension du démarreur lorsqu’un moteur est débranché, pour raccorder une protection thermique par thermistance sur une pompe, ou pour permettre toutes sortes de contrôle à distance ou de transmission de signal de communication. Pour les besoins des automatismes en particulier, il peut être nécessaire de savoir si un équipement est connecté ou non. Maréchal offre une large gamme de produits comportant jusqu’à 8 contacts auxiliaires. 32 MTG 2002 DIMENSIONS ET CAPACITE DES BORNES DE RACCORDEMENT CONTACTS PRINCIPAUX RIGIDE SOUPLE ∅ MIN / MAX SERRE-FILS MIN / MAX DSN1 DSN3 DSN6 DSN9 DXN1 DXN3 DXN6 DX20 DX30 DX60 DX100 DS1 DS3 DS6 DS9 DS2 DS4 DB3 DB6 DB9 DN8 DN1 DN3 DN6 DN9 DN9/20C DS/DSN 24/37C PN HT PN12-12C PN7C DS7C3 DN7C3 DN7C6 DS7C9 PN DM MM MM² MM² 2,8 4,4 7 12,2 3,5 5,65 7,6 5,1 5,1 8 11 4,4 5,5 8 11 15 18,5 4,5 8 12 4,4 4,7 6 8,6 11 4 2,2 3,8 2,2 3,4 4,6 6 8,6 11 3,8 3,8 1 - 2,5 2,5 - 6 6 - 16 16 - 50 1-4 2,5 - 10 6 - 16 1 - 10 1 - 10 6 - 25 16 - 50 1-6 2,5 - 10 6 - 25 16 - 50 70 - 95 95 - 150 2,5 - 6 10 - 25 16 - 50 1-6 4-6 2,5 - 10 10 - 25 35 - 50 2,5 - 6 1 – 1,5 1-6 1 – 1,5 2,5 - 4 2,5 - 10 2,5 - 10 10 - 25 16 - 50 1-6 1-6 1,5 - 4 2,5 - 10 6 - 25 16 - 70 1,5 - 6 2,5 - 16 6 - 25 1,5 - 16 1,5 - 16 6 - 35 25 - 70 1,5 - 10 2,5 - 16 6 - 35 25 - 70 70 - 120 120 - 185 2,5 - 10 10 - 35 16 - 70 1,5 - 10 4 - 10 2,5 - 16 10 - 35 50 - 70 2,5 - 6 1 – 2,5 1,5 - 6 1 – 2,5 2,5 - 6 2,5 - 16 2,5 - 16 10 - 35 25 - 70 1,5 - 6 1,5 - 6 CONTACTS AUXILIAIRES RIGIDE SOUPLE ∅ MIN / MAX MIN / MAX SERRE-FILS MM² MM MM² 4,4 2,8 Pré-câblé 1-6 1 - 2,5 1,5 1,5 - 6 1,5 - 4 1,5 3,5 3,5 1 - 2,5 1 - 2,5 1,5 - 4 1,5 - 4 4,4 2,8 Pré-câblé Pré-câblé Pré-câblé Pré-câblé Pré-câblé Pré-câblé Pré-câblé 1-6 1 - 2,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 - 6 1,5 - 4 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 4 2,5 - 6 2,5 - 6 EMBOUTS DE CABLAGE SOUPLE RIGIDE MM² MM² 4 - 6 - 10 10 6 - 10 - 16 16 6 - 10 10 - 16 10 10 - 16 120 - 150 CONTACTS PRINCIPAUX REALESES SOUPLE MAX SERRE-FILS ∅ RIGIDE MAX MM MM² MM² 6 9 12,6 16 35 70 16 50 95 150 - 185 MATERIAUX Vendu dans le monde entier, les produits Maréchal se retrouvent dans toutes les conditions climatiques, des bases polaires de l’Antarctique aux zones équatoriales, des hautes altitudes des observatoires célestes aux profondeurs extrêmes des mines d’or ou de diamant. Leurs degrés de protection aux chocs sont indiqués conformément à l’échelle des degrés IK (NF/EN 50102). Tous les matériaux sujets à la corrosion ont été éliminées : nos produits résistent notamment à des environnements salins. Les matériaux techniques utilisés ont également une exceptionnelle résistance aux agents chimiques courants. Néanmoins, compte tenu du très grand nombre de produits chimique utilisés dans l'industrie et de la difficulté d'en connaître la concentration, nous suggérons, en cas de doute, de disposer des échantillons dans l'ambiance considérée pour un temps adéquat afin de vérifier leur tenue. MTG 2002 33 Produits métalliques Les produits métalliques sont réalisés dans les matériaux suivants : PF Socles et fiches DN, PN, DS et DB socles fiches IK10 aluminium AS13 IK9 zamak 5 + peinture époxy bleue IK9 zamak 5 + protection Produits polymères Gamme PN (IK7) Polyamide (PA.6.6). Sur demande, la PN est également disponible en version IK8 avec une enveloppe en polyester (PBT), Gammes DS, DN et DSN (IK8) : mélange à base de polyester thermoplastique, fibre de verre et élastomère développé spécialement pour MARECHAL procurant une excellente résistance à la plupart des agents chimiques et des conditions d’environnement y compris rayons UV et Gamma. Ce matériau procure également une excellente résistance au choc dans une très large plage de températures. Ce matériau appartient à la gamme des PBT (ou PBTP) Poly Butylène Terephtalate. Contacts Les pastilles de contacts des gammes PF, CS et CCH (sans coupure) sont constituées d'argent massif pur. Pour les autres produits, il s’agit d’alliage Argent-Nickel (AgNi 85/15). Les deux résistent à toutes les conditions climatiques, ainsi qu’à tous les agents chimiques courants rencontrés dans l’industrie à une exception près : l’acide sulfurique. Les produits installés dans des environnements d’acide sulfurique avec une concentration significative doivent avoir leurs contacts revêtus d’une couche d’or de 5µ. Nous consulter pour cette protection particulière. L’avantage déterminant de l’argent et de ses alliages employés pour nos contacts réside dans le maintien dans le temps d’excellentes performances de conductibilité électrique même en environnement sévère et agressif. Ces propriétés sont stables bien au-delà de 300°C. Se reporter au paragraphe : Contacts en bout / Influence des matériaux TEMPERATURES AMBIANTES Toutes les prises de courant MARECHAL, Décontacteurs et Disbreakers peuvent être utilisées sans précaution particulière entre –25°C et +40°C. Entre +40°C et +60°C, il est recommandé de déclasser les appareils de 1,5 % de la valeur de courant par degré d’augmentation de la température ambiante. Un produit de courant nominal Ie = 63A devra être limité, pour une utilisation à 50°C, à un courant de : 50 (°C) – 40 (°C) = + 10 K 10 (K) x 1,5 (%) = 15 % 63 – 15 % = 53 A Certains produits, qui ne contiennent pas de polyamide, peuvent être utilisés dans des ambiances jusqu’à 80°C. Les conditions précises de service et d’environnement doivent être soumises à notre service technique pour accord. Au-dessous de –25°C, les matériaux polymères deviennent plus fragiles. Les polyamides, sujets à de fortes reprises d'humidité donc sensibles au gel, sont inadaptés. Les enveloppes métalliques et polyester peuvent être utilisées jusqu’à - 40°C. Sous certaines précautions, certains produits peuvent être utilisés jusqu’à – 60°C (tunnels de déshydratation). Une gamme restreinte de produits est destinée à des températures allant jusqu’à + 240°C. Se reporter a la section des gammes de produits haute température ou au catalogue pour plus d’information. 34 MTG 2002 OPTIONS ET ACCESSOIRES BOUCHONS DE FICHE OU DE CONNECTEUR : Des bouchons en thermoplastique élastomère sont disponibles pour les appareils DS, DSN, PN et DXN. La PF peut être fournie avec un bouchon en aluminium verrouillable conférant un degré de protection IP 67. Des couvercles verrouillables sont également disponibles pour certains calibres. Nous consulter. VIS DE VERROUILLAGE / CADENASSAGE SIMPLE / CADENASSAGE MULTIPLE DES SOCLES Pour empêcher des déconnexions indésirables et/ou pour interdire l’accès à un socle, des mécanismes de verrouillage sont disponibles. un cadenassage multiple est réalisable en standard sur la gamme DB grâce à une pince de consignation du commerce (non fournie), un cadenassage simple est réalisé en standard sur la PF Quadra (cadenas non fourni). Un verrouillage par vis est réalisé en standard sur la PF Classic. Les autres gammes permettent les options suivantes : VERROUILLAGE PAR VIS PN DSN1/DXN1 DSN3/DXN3/DSN6 DS DN PF Quadra PF Classic en option en option en option standard (vis hexagonale creuse de 8mm) CADENASSAGE SIMPLE CADENASSAGE TRIPLE ∅ 6 MM en option en option en option en option en option standard - JUSQU’A ∅ 8 MM en option (jusqu’à 3mm) en option en option (pince de consignation) - ∅ 3 MM en option en option - ∅ 8 MM en option en option standard - IMPORTANT : En dehors des PF, le cadenassage simple de ∅ 6 mm ou 8 mm nécessite un cadenas de diamètre ajusté au diamètre du trou. Cette précaution n’est pas à prendre pour le triple cadenassage ou le simple cadenassage de 3 mm car le ou les cadenas sont insérés dans les orifices d’un axe métallique ajusté au diamètre du trou. Cet axe métallique est maintenu attaché au socle par un filin muni d’une cosse. MTG 2002 35 Les Disbreakers cadenassage : • • DB disposent de deux positions de Couvercle fermé (OFF), Fiche enclenché (ON). Ce dernier verrouillage ne doit être utilisé que lorsque la position enclenchée de la fiche correspond à la position de sécurité. Cette position de verrouillage s’obtient par désoperculage de la bague de retenue. CONSIGNATION DES FICHES / COUPURE VISIBLE Un trou peut être réalisé sur l’extrémité de la jupe du carter des fiches DS et DSN pour y placer un cadenas ou une pince de consignation. Un tel dispositif permet d’empêcher le branchement de cette fiche dans tout socle. Sur les Disbreakers DB, la position de repos permet l’utilisation d’une pince de consignation, qui verrouille la fiche contacts ouverts (OFF). BOUTON D’ARRET D’URGENCE Tous les socles de DS, DSN, DXN et DN peuvent être équipées d’un bouton d’arrêt d’urgence avec une étiquette autocollante rouge comportant l’indication « STOP ». Cela permet une mise hors tension rapide et sûre de la fiche, même en cas de port de gants. 36 MTG 2002 MECANISMES ET DISPOSITIFS D'INTRODUCTION Un certain nombre de circonstances peuvent rendre difficile la manœuvre d'introduction d'une fiche dans son socle : • • • • • • prolongateurs en caniveau, prises mobiles suspendues, port de gants, Manutention de produits gras ou poisseux, accès difficile, etc. … Des accessoires spécifiques permettent de pallier cette difficulté : Poignées avec plaques de fermeture intégrées Ces poignées de fiche et de prise mobile intègrent les formes qui permettent la fermeture entre les paumes de la main et le bout de doigts. Disponibles pour les DN1, DN9C, DS3, DSN6, DS37C, DSN37C et les DN3, DN7C3, DS6, DS7C3 et DSN9. Se reporter au catalogue. Plaques de fermeture Montées entre le socle de prise et le socle de connecteur et leurs poignées, elles permettent d'accoupler le prolongateur entre les paumes et le bout des doigts. Ces plaques sont vendues à l’unité. Disponibles pour les DN8, DS1, DSN3, DS24C, DSN24C. Leviers de manœuvre Destinés aux plus gros appareils dont la taille ne permet pas le principe des plaques de fermetures, ces leviers sont composées de 2 parties : • • Un plaque support de levier, qui s'intercale entre l'arrière du socle et son accessoire (manchon incliné, poignée …) Une contreplaque munie de 2 galets d'accrochage qui s'intercale entre l'arrière du socle de connecteur et sa poignée. Disponibles pour les DN6, DN9, DS9, DS2, DN7C6 et DS7C9. Une fois la fiche mise en place en position de repos dans le socle, il suffit de l'enfoncer légèrement pour que les fourches du levier puissent s’engager derrière les galets. La manœuvre du levier permet alors l'insertion complète et sans effort de la fiche. MTG 2002 37 EQUERRES DE SUSPENSION Equipées d'un filin métallique (non fourni), ces équerres permettent de faire porter le poids du câble et de la prise mobile sur le corps de la poignée plutôt que sur le système d’amarrage du presse-étoupe. PROTECTION DE CROCHET EN CAOUTCHOUC Destiné aux Décontacteurs DS et DN, ce capot en caoutchouc prévient l’accumulation de corps étrangers sous le crochet. Ce kit comprend : • • • Un crochet muni du capot caoutchouc, Un ressort, Un rivet foré destiné au montage sur le socle. DECONTACTEURS A AUTO-EJECTION Bien que les prises de courant ne soient pas conçues pour être séparées lors d'une traction accidentelle sur le câble d'alimentation, de tels incidents se produisent inévitablement dans certains types d'activité et peuvent conduire à des situations potentiellement dangereuses : prise murales ou conducteurs sous tension arrachés, etc. … Pour répondre à ces cas d'application exceptionnels, Maréchal a élaboré des produits dits 'à éjection automatique' qui pallient les risques précités en se déconnectant automatiquement lorsqu'une traction accidentelle est exercée sur le câble d'alimentation. Principe de fonctionnement : Les socles de Décontacteur DS et DN sont équipés d'un système de retenue (crochet) qui maintient la fiche en position fermée. Appuyer sur le crochet coupe le courant et met la fiche en position de repos, circuit ouvert. Le principe du système d’éjection automatique consiste à modifier cette conception de sorte que : la tension sur le câble souple actionne automatiquement le crochet du socle pour libérer la fiche, la position de repos est supprimée de telle façon que la fiche ou la prise mobile solidaire du câble souple, puisse être totalement séparée de la partie fixe sans causer aucun dommage à l’installation. Un filin de tension en acier inoxydable est fixé, soit sur le câble souple d'alimentation, soit sur un point fixe de l’installation, pour déclencher le mécanisme d’éjection avant que la tension ne s’exerce sur les connexions du câble elles-mêmes. Les décontacteurs à auto-éjection sont disponibles en deux configurations : 1) socle avec fiche auto-éjectable 2) socle de connecteur avec prise mobile auto-éjectable Certains connecteurs standards (DS1, 3, 6, 24C, 37C et 7C3) peuvent être équipés de couvercle à fermeture automatique leur conférant un degré de protection IP 44. 38 MTG 2002 Socle avec fiche éjectable Cette configuration existe pour le DSN1, les DS et les DN, (sauf DN3). La modification se décompose de la façon suivante : 1) Sur le socle de prise de courant : - couvercle à fermeture automatique - disque de sécurité bloqué en position ouverte (pour les appareils qui en sont munis). 2) Entre le socle et la fiche : ouverture des glissières de socle ou retrait des ergots de baïonnettes de la fiche, pour permettre la sortie en ligne droite de la fiche 3) Mécanisme d’éjection : pour soulever le crochet du socle et libérer la fiche lorsqu’une traction est exercée sur le câble. Mécanisme à aileron Mécanisme à came 4) Poignée : certaines poignées sont disponibles avec guide filin. 5) Filin en acier inoxydable (1m) avec collier nylon d'amarrage au câble d'alimentation Socle de connecteur avec prise mobile éjectable Cette configuration existe pour tous les DSN, DS et DN. La modification se décompose de la façon suivante : 1) Sur le corps de connecteur : Retrait des ergots de baïonnette (DS9 métal, DS2, DS7C9 et tous les DN). 2) Bouchon de connecteur : conseillé 3) Sur le socle de prise de courant : - couvercle à fermeture automatique, crochet à aileron de requin, disque de sécurité bloqué en position ouverte, Glissières usinées. Crochet à aileron 4) Poignée : certaines poignées sont disponibles avec guide filin. 5) Filin en acier inoxydable (1m) avec collier d'amarrage au câble d'alimentation. MTG 2002 39 Socle de connecteur DSN1 avec prise mobile éjectable par électro-aimant 1) Boîtier d’encastrement en inox avec volet de fermeture automatique coulissant, équipé d’un connecteur DSN1 et d’un électro-aimant activé par la mise sous tension du démarreur du véhicule alimenté. 2) Prise mobile avec crochet d’éjection et couvercle à fermeture automatique. Cette configuration a pour avantage de ne pas dépendre d’une traction sur le câble souple : la mise sous tension du démarreur active l’électro-aimant qui éjecte la prise mobile. Le volet coulissant se ferme automatiquement par gravité. PRODUITS AVEC MICRORUPTEUR Comme alternative à un verrouillage électrique réalisé par deux contacts auxiliaires, certains produits sont disponibles avec un microrupteur, activé par un faux contact de neutre de la fiche. Le microrupteur est monté dans le contact de neutre du socle qui n’est donc plus disponible pour une fonction électrique dans ce cas. GAMME NOMBRE MAXIMAL DE PN DN8 DS1 DN1 DSN3 DS3 DN3 DSN6 DS6 DN6 DS9 DN9 DS2 IN U. MAX. 3P+T 30 A 500 V 3P+T " " " " " “ 3P+T " " 2P+T 3P+T 20 A 30 A 30 A 32 A 50 A 50 A 63 A 90 A 90 A 150 A 150 A 250 A 500 V 690 V 500 V 690 V 690 V / 1kV 500 V 1000 V 690 V / 1kV 500 V 690 V / 1kV 415 V 690 V / 1kV CONTACTS MATIERE MICRORUPTEUR Poly ou Métal Poly ou Métal Poly Métal Poly Poly Métal Poly Poly ou Métal Métal Poly ou Métal Métal Métal Inverseur 3-poles 10 A 250 V AC 2-poles : 1 NO-1 NF 5 A 250 V AC (inverseur 1-pole par shunt de 2 bornes) Inverseur 1-pole 10 A 250 V AC PRODUITS "HAUTE TEMPERATURE" Certains produits ont été spécialement conçus pour résister à des températures ambiantes élevées : 40 GAMME IN NOMBRE MAXIMUM DE CONTACTS MATIÈRE TEMPÉRATURE AMBIANTE MAXIMUM U MAX. DN9C HT PN7C HT PN HT PN HT DN7C3 HT DN7C6 HT 30 A 30 A 30 A 30 A 50 A 90 A 8P+T/9P 6P+T 3P+N+T 3P+N+T 6P+T 6P+T Zamak / Téflon Aluminium / Téflon Aluminium / Téflon Aluminium / Téflon Zamak / Téflon Zamak / Téflon 135°C 240°C 185°C 240°C 135°C 135°C 415 V 50 V 500 V 500 V 415 V 415 V MTG 2002 LES DECONTACTEURS ANTIDEFLAGRANTS GENERALITES Les Décontacteurs Maréchal pour usages en atmosphères potentiellement explosives, gaz et poussières, répondent aux normes : ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ NF/EN 60309-1 : Règles générales – prises de courant pour usage industriel, CEI 60079 / EN 50014 : Règles générales – Matériel à usage en atmosphère explosive, EN 50018 : enveloppes antidéflagrantes "d", EN 50019 : sécurité augmentée "e", EN 50281-1-1 : Matériels électriques destinés à être utilisé en présence de poussières combustibles, Directive Européenne ATEX. MODES DE PROTECTION Les Décontacteurs sont constitués de deux parties distinctes : 1. Une partie où des arcs ou étincelles se produisent en usage normal : là où se trouvent les contacts qui servent à établir et à couper le courant. 2. Une partie où les conducteurs sont raccordés aux bornes de l’appareil et où arcs ou étincelles ne se produisent pas. Ces différentes parties mettent en œuvre des modes de protection distincts. Enveloppes antidéflagrantes – sécurité ‘d’. La partie où les arcs se produisent en usage normal lors de la fermeture ou de la coupure du circuit doit être confinée dans une enveloppe antidéflagrante dite ‘d’, de façon à ne pas pouvoir propager une éventuelle explosion interne à l’atmosphère environnante lors de la formation d’un arc. Cette explosion peut être due à la présence d’un mélange explosible dans l’atmosphère environnante et y compris dans les chambres de coupure, lors de la manœuvre de l’appareil. Les normes EN 50014/18 définissent les caractéristiques de cette enceinte antidéflagrante qui doit : 1. Résister aux chocs extérieurs, avec des exigences supérieures à celles imposées aux prises industrielles, 2. Résister à la pression interne d’une explosion à l’intérieur de ses enceintes et permettre à cette surpression de s’échapper au travers d’orifices prévus à cet effet. La taille et la longueur de ces orifices sont calibrés précisément afin que la flamme soit laminée et ne puisse atteindre l’extérieur de l’enceinte. Ces orifices calibrés sont appelés ‘joints antidéflagrants’, MTG 2002 41 3. Avoir, en fonctionnement dans une plage de température ambiante comprise entre –20 (voire – 40°C) et +40 °C, une température de surface inférieure à la température d’auto inflammation de l’atmosphère environnante, 4. Ne contenir aucune pièce qui soit à une température supérieure à la température d’auto inflammation de l’atmosphère environnante lorsque cette enveloppe est ouverte, lors notamment du retrait de la fiche du socle. 5. Ne pas être pouvoir accumuler des charges électrostatiques susceptible de générer une étincelle. La norme précise, pour chaque gaz ou groupe de gaz la longueur minimale et l’interstice maximal de ces joints antidéflagrants, qui sont également fonction du volume interne de l’enveloppe. Sécurité augmentée ‘e’. Les parties où les conducteurs sont raccordés aux bornes de l’appareil doivent : 1. Assurer un amarrage parfait des câbles au niveau de leur entrée dans les enveloppes, 2. Rendre impossible le desserrage des bornes de raccordement sous l’effet des chocs, des vibrations, des cycles thermiques ou du fluage des conducteurs, 3. Eviter tout risque de court-circuit, en définissant des lignes de fuite et des distances dans l’air supérieures à celles imposées aux prises industrielles, 4. Assurer un degré d’étanchéité minimal IP54, 5. Faire en sorte qu’aucune pièce ne puisse atteindre la température d’auto inflammation de l’atmosphère environnante. Sécurité combinée ‘ed’. Les ensembles de prises de courant (socle + fiche) qui combinent : • • Des enveloppes à sécurité augmentée ‘e’ au niveau du raccordement des câbles et des conducteurs, Des enceintes antidéflagrantes ‘d’ au niveau des chambres de coupure, sont identifiées par le symbole EEx ‘ed’. MATERIELS ELECTRIQUES DESTINES A ETRE UTILISES EN PRESENCE DE POUSSIERES COMBUSTIBLES La norme EN 50281-1-1 ajoute à ces prescriptions des prescriptions spécifiques : • • • • 42 Porter un symbole Ex II 2 D, qui indique qu’ils ont été construits et testés pour fonctionner dans une atmosphère de poussières combustibles, Etre étanche aux poussières : IP6X pour les zones 20 et 21 IP6X pour les poussières conductrices en zone 22 IP5X pour les poussières non conductrices en zone 22 Avoir un marquage de le température maximale de surface, Subir un essai d’endurance thermique des matériaux (20.000 heures) MTG 2002 CLASSEMENTS – GROUPES DE GAZ Les gaz explosibles ou inflammables sont divisés en deux groupes : • • Groupe I : gaz présents dans les mines grisouteuses. Groupe II : autres gaz et produits chimiques. Les décontacteurs Maréchal antidéflagrants s’adressent exclusivement aux produits du groupe II. Leur usage est donc réservé aux applications de surface. Le groupe II est subdivisé en trois parties, où les produits sont classés par ordre croissant de danger : IIA, IIB et IIC. Ces trois groupes imposent des contraintes de plus en plus sévères, de telle sorte que un appareil agréé en groupe IIC est automatiquement utilisable pour les produits des groupes IIA et IIB. Le marquage antidéflagrant est donc complété par l’indication du groupe de gaz pour lequel le produit est approuvé. Exemple : EEx ‘ed’ IIC. CLASSES DE TEMPERATURE Tous les produits chimiques énumérés dans les différents groupes, ou les poussières éventuellement présentes dans l’atmosphère, ont une température particulière d’auto inflammation. Les appareils électriques doivent donc porter la mention de leur température maximale de surface en usage normal, dans les conditions les plus défavorables, et avec une température ambiante maximale de 40°C. L’indication de la température maximale de surface est indiquée en clair, ou symbolisée par la lettre ‘T’ suivie d’un nombre de 1 à 6, en ordre décroissant de température : • • • • • • T1 : < à 450 °C. T2 : < à 300 °C. T3 : < à 200 °C. T4 : < à 135 °C. T5 : < à 100 °C. T6 : < à 85 °C (soit 40K d’échauffement dû au passage du courant plus 5K de marge de sécurité dans une ambiance de 40°C). L’indication de la classe de température complète le marquage de l’appareil, pour former le marquage complet requis : exemple : EEx ed IIC T6 ou EEx ed IIC (85°C). LES ZONES ANTIDEFLAGRANTES Par les arrêtés du 19 décembre 1988 et du 25 octobre 1991, les ministères du travail et de l’industrie ont défini 3 types de zones antidéflagrantes : • Zone 0 (gaz) / 20 (poussières) : où une atmosphère explosible est présente en permanence. Cette zone ne peut pas être équipée de prises de courant. • Zone 1 (gaz) / 21 (poussières) : où un mélange explosible est susceptible de se former en usage normal. Cette zone doit être équipée de prises de courant en sécurité ‘d’ ou ‘ed’. • Zone 2 (gaz) / 22 (poussières) : où un mélange explosible ne peut apparaître que de façon accidentelle, en cas de mauvais fonctionnement de l’installation. Cette zone doit également être équipée de prises de courant en sécurité ‘d’ ou ‘ed’. Tous les produits antidéflagrants Maréchal conviennent aux zones 1, 2, 21 et 22. DIRECTIVE EUROPEENNE ATEX (ATMOSPHERES EXPLOSIBLES) Ces marquages seront progressivement remplacés d’ici 2003 par de nouveaux marquages prescrits par la nouvelle directive européenne ATEX n° 94/9/CE qui y introduit la notion de zone antidéflagrante décrite ci-dessus. La directive ATEX prévoit également un contrôle unitaire du matériel ainsi que des audits réguliers par un organisme indépendant des conditions dans lesquelles les produits sont fabriqués. MTG 2002 43 DECONTACTEURS ANTIDEFLAGRANTS DXN (CERTIFIES ATEX) Réalisés en polyester auto extinguible et antistatique, ces Décontacteurs ont une exceptionnelle résistance aux chocs et aux agents chimiques. Ils sont utilisables dans une plage de températures ambiantes de –40 à +40°C. (A préciser à la commande pour le DXN1). Très proches dans leur conception des appareils de la gamme industrielle DSN, leur joint antidéflagrant est réalisé entre le diamètre extérieur des contacts de fiche et les orifices du disque de sécurité du socle. Dès que la fiche est installée par rotation dans le socle en position de repos, elle forme avec ce dernier au niveau des contacts, des enveloppes antidéflagrantes sécurité ‘d’. La fiche peut alors être enclenchée ou déclenchée en charge, et l’ensemble forme un interrupteur de catégorie d’emploi AC23. C’est seulement à partir de la position de repos que la fiche, hors tension, peut être retirée du socle par rotation. Comme les DSN, l’étanchéité IP 67 des DXN est assurée automatiquement dès que les contacts sont fermés, ou le couvercle du socle engagé dans son crochet de retenue, sans aucune manœuvre supplémentaire. Les fiches seules ont un degré d’étanchéité IP64 afin de satisfaire aux exigences de la norme EN 50281-1-1 (poussières). Le raccordement des conducteurs s’effectue dans des enveloppes à sécurité augmentée ‘e’. A l'instar des décontacteurs industriels, les mêmes contacts sont utilisés pour le passage et la coupure du courant. Les appareils sont donc extrêmement compacts, et se prêtent particulièrement à une utilisation en prolongateur. Les fiches de DXN1 (jusqu’à 415 V) et de DXN3 sans contacts auxiliaires (jusqu’à 690 V) sont compatibles avec les socles DSN de calibre, polarité et tension équivalente. Ceci permet d’équiper les locaux hors zone de prises industrielles type DSN, en conservant la possibilité d’y raccorder des appareils antidéflagrants en phase de maintenance. Les DXN utilisent les mêmes bagues de codage couleur que les DSN. MARQUAGES Le DXN est proposé en trois calibres avec les marquages Eex et ATEX suivants : DXN 1 DXN 3 DXN 3 DXN 6 DXN 6 44 20 A 32 A 32 A 60 A 60 A 550 V 750 V 550 V 750 V 550 V 3P + N + T 3P + N + T 3P + N + T + 2 auxiliaires 3P + N + T 3P + N + T + 2 auxiliaires EEx ed IIC T6 – II 2 G/D T 85° EEx ed IIC T6 – II 2 G/D T 85° EEx ed IIC T6 – II 2 G/D T 85° EEx ed IIC T6 – II 2 G/D T 85° EEx ed IIC T6 – II 2 G/D T 85° MTG 2002 NORMES APPLICABLES D'un pays ou continent à l'autre, les contraintes en termes de pouvoir de coupure ou d'échauffement sont différentes. Ceci nous conduit à proposer nos produits avec des courants nominaux ou des performances différentes en fonction des pays. Ce sont malgré tout les mêmes produits, qui ont passé avec succès les essais des différents laboratoires officiels nationaux. Aux Etats-Unis, par exemple, l'échauffement des prises de courant est limité à 30K, alors qu'en Europe, la limite est de 50K. Pour respecter ces contraintes différentes, un socle vendu pour 30A en France ne sera vendu que pour 20A au Etats-Unis. L'une des raisons du succès du Décontacteur sur le plan mondial est qu'il offre des performances, notamment en termes d'endurance, très largement supérieures à toutes celles définies dans les diverses normes. Les tableaux suivants indiquent brièvement les performances imposées par les normes les plus courantes auxquelles répondent nos produits. Pour plus d'information sur les normes étrangères auxquelles nos produits satisfont, se reporter à la documentation technique en langue anglaise. CEI - NF/EN 60309-1 PRISES DE COURANT A USAGES INDUSTRIELS NOMBRE DE MANŒUVRES COURANT NOMINAL ENDURANCE ELECTRIQUE FERMETURE ET COUPURE FERMETURE ET COUPURE 10 à 29 A 5000 fois @ In x Un Cos φ 0,6 50 fois @ 1,25 In x 1,1 Un Cos φ 0.6 30 à 59 A 1000 fois @ In x Un Cos φ 0,6 50 fois @ 1,25 In x 1,1 Un Cos φ 0.6 60 à 99 A 1000 fois @ In x Un Cos φ 0,6 20 fois @ 1,25 In x 1,1 Un Cos φ 0.6 100 à 199 A 250 fois @ In x Un Cos φ 0,7 20 fois @ 1,25 In x 1,1 Un Cos φ 0.7 200 à 250 A 125 fois @ In x Un Cos φ 0,8 10 fois @ 1,25 In x 1,1 Un Cos φ 0.8 CONDITIONS DE SURCHARGE Echauffement Bornes et contacts < 50K Essai diélectrique 2 x Un + 1000 V CEI - NF/EN 60947-3 INTERRUPTEURS NOMBRE DE MANŒUVRES CATEGORIE D'EMPLOI APPLICATIONS COURANT ALTERNATIF COURANT NOMINAL ENDURANCE ENDURANCE ELECTRIQUE CONDITIONS DE SURCHARGE MECANIQUE FERMETURE ET FERMETURE ET OUVERTURE FERMETURE COUPURE OUVERTURE AC22 AC23 Coupure de charges mixtes résistives et inductives, surcharges modérées Coupure de moteurs et autres charges fortement inductives I < 100 A 100 < I < 315 I < 100 A 100 < I < 315 AC22A : 8500 1500 fois @ In x Un Cos φ 0,8 AC22B : 1700 300 fois @ In x Un Cos φ 0,8 AC22A : 7000 1000 fois @ In x Un Cos φ 0,8 AC22B : 1400 200 fois @ In x Un Cos φ 0,8 AC23A: 8500 1500 fois @ In x Un Cos φ 0,8 AC23B : 1700 300 fois @ In x Un Cos φ 0,65 AC23A : 7000 1000 fois @ In x Un Cos φ 0,65 AC23B : 1400 200 fois @ In x Un Cos φ 0,65 Echauffement MTG 2002 5 fois @ 3 In x 1,05 Un Cos φ 0,65 5 fois @ 10 In x 1,05 Un Cos φ 0,45 5 fois @ 8 In x 1,05 Un Cos φ 0,45 3 fois @ 10 In x 1,05 Un Cos φ 0,35 3 fois @ 8 In x 1,05 Un Cos φ 0,35 < 80K 45 NOMBRE DE MANŒUVRES CATEGORIE D'EMPLOI AC2 AC3 APPLICATIONS COURANT ALTERNATIF Moteurs à bagues : démarrage, inversion de marche, coupure Moteurs à cage : démarrage, coupure des moteurs lancés COURANT ENDURANCE ENDURANCE MECANIQUE ELECTRIQUE FERMETURE ET FERMETURE ET COUPURE COUPURE Tous les valeurs Valeurs préférentielles : 6000 fois @ 2 In x 1,05 Un Cos φ 0,65 I < 100 A 1,000 3,000 10,000 30,000 300,000 1,000,000 NOMINAL I > 100 A CONDITIONS DE SURCHARGE FERMETURE COUPURE 50 fois @ 4 In x 1,05 Un Cos φ 0,65 6000 fois @ 2 In x 1,05 Un Cos φ 0,45 50 fois @ 10 In x 1,05 Un Cos φ 0,45 50 fois @ 8 In x 1,05 Un Cos φ 0,45 6000 fois @ 2 In x 1,05 Un Cos φ 0,35 50 fois @ 10 In x 1.05 Un Cos φ 0.35 50 fois @ 8 In x 1,05 Un Cos φ 0,35 Echauffement < 80K CEI – NF/EN 60529 DEGRES IP PREMIER CHIFFRE DEUXIEME CHIFFRE PROTECTION CONTRE LA PENETRATION DES CORPS PROTECTION CONTRE LA PENETRATION DE L'EAU SOLIDES ETRANGERS ET ACCES AUX PARTIES DANGEREUSES AVEC EFFETS NUISIBLES 0 Pas de protection 1 > 50 mm 0 Pas de protection Au dos de la main 1 Protégé contre le chutes verticales de gouttes d'eau (condensation) 2 3 > 12,5 mm Au doigt 2 Protégé contre les chutes de gouttes d'eau jusqu'à 15° de la verticale > 2,5 mm A l'outil 3 Protégé contre l'eau en pluie jusqu'à 60° de la verticale 4 > 1 mm Au fil 4 Protégé contre les projections d'eau de toutes les directions 5 Protégé contre la poussière Au fil 5 Protégé contre les jets d'eau de toutes les directions à la lance 6 Etanche à la poussière Au fil 6 Protégé contre les jets d'eau puissants - 7 Protégé contre les effets d'une immersion temporaire dans l'eau - 8 Protégé contre les effets d'une immersion prolongée dans l'eau NF/EN 50102 DEGRÉS IK PROTECTION CONTRE LES CHOCS MECANIQUES 46 00 Pas de protection 01 < 0,15 Joule 02 < 0,20 Joule 03 < 0,35 Joule 04 < 0,50 Joule 05 < 0,70 Joule 06 < 1 Joule 07 < 2 Joules 08 < 5 Joules 09 < 10 Joules 10 < 20 Joules MTG 2002 LE DECRET 88-1056 DU 14 NOVEMBRE 1988 En France, le décret 88 -1056 du 14 novembre 1988 relatif à la "protection des travailleurs contre les courants électriques" a été publié au journal officiel le 24 novembre 1988 (pages 14623 et suivantes). Son article 20, applicable à er compter du 1 janvier 1994, stipule que : IV. - Pour les prises de courant, prolongateurs et connecteurs d ’une intensité nominale supérieure à 32 Ampères, la réunion ou la séparation des deux constituants ne doit pouvoir s ’effectuer que hors charge. • En Belgique et en Hollande, une disposition similaire s ’applique au delà de 16A. • En Italie, l ’interrupteur en amont de la prise est obligatoire à partir de 1kW, soit ≅ 5A en 230V. La tendance en Europe s ’oriente vers l ’application de cette disposition à partir de 16A. Cette séparation des deux constituants hors charge ne peut se garantir que de trois façons : 1. - Par l ’utilisation de socles verrouillés mécaniquement par un interrupteur à commande manuelle : Un interrupteur associé au socle de prise de courant est muni d ’un dispositif mécanique qui interdit la manœuvre d ’ouverture et de fermeture de l ’interrupteur tant qu’une fiche n ’est pas complètement engagée. De plus, lorsque l ’interrupteur est fermé, la fiche est prisonnière du socle. L ’encombrement lié à cette conception est peu compatible avec la réalisation de prolongateurs. Voir verrouillage mécanique 2. - Par l ’utilisation de socles et de fiches munis de contact(s) pilote(s) et de câbles spéciaux munis de fil(s) pilote(s) permettant la commande électrique automatique, à distance, d ’un contacteur ou d ’un interrupteur à commande électrique. Ce dispositif est appelé "verrouillage électrique". • • • • Le réseau alimente le socle de prise de courant par l ’intermédiaire d ’ un contacteur. Une borne de la bobine du contacteur est relié à une phase du réseau. L ’autre borne de la bobine est relié au contact pilote du socle. Le ou les prolongateurs utilisés entre la source et la charge doivent impérativement être équipés de contact(s) pilote(s) et de câbles spéciaux avec fil(s) pilote(s). La fiche solidaire de la charge à alimenter est munie d ’un shunt qui permet de fermer le circuit d ’alimentation de la bobine du contacteur. La bobine du contacteur ne peut pas être alimentée (et le contacteur fermé) tant que toutes les connexions ne sont pas faites complètement. Voir verrouillage électrique MTG 2002 47 3. - Par l ’utilisation de socles à dispositif d ’interruption incorporé, définis à l ’article 2.8 de la norme des prises de courant pour usage industriel NF/EN 60309-1, tels les Décontacteurs. • Les Décontacteurs utilisent une technique de contact en bout sur pastilles en alliage d ’argent-nickel, identique à celle utilisé pour les appareils de coupure. • Les mêmes contacts sont utilisés pour la fermeture, le passage et la coupure du courant, ce qui réduit l ’encombrement et le nombre de pièces mises en œuvre. • Ces appareils allient la simplicité et l ’économie du câblage traditionnel - sans contacteurs ni câbles spéciaux - au respect des exigences de sécurité les plus sévères. Ils peuvent être montés au mur, sur tableau ou en prolongateurs. • Le très faible encombrement des Décontacteurs Maréchal à coupure intégrée les rend particulièrement adaptées à la réalisation de prolongateurs, de 10 à 250A. 48 MTG 2002 LA DIRECTIVE EUROPEENNE BASSE TENSION PRINCIPE La législation européenne Les textes de la législation européenne ont pour but de rapprocher les législations des états membres afin de rendre possible la libre circulation des biens dans le marché unique. Dans le cadre du matériel électrique, la Directive européenne Basse tension fixe les « exigences essentielles de sécurité », afin d'assurer la sécurité des utilisateurs et des installations lors de son utilisation. Les dangers de l’électricité Les conséquences possibles d'un contact corporel avec le courant électrique vont de la brûlure du premier au troisième degré jusqu’à l'arrêt respiratoire, la fibrillation ventriculaire ou l'arrêt cardiaque. Il suffit en pratique que le cœur soit traversé par un courant de quelques dizaines de milliampères pour entraîner la mort. Un tel courant peut être généré par une tension d’une centaine de Volt appliquée à un circuit électrique passant par le cœur. En pratique, on considère qu’une tension supérieure à 50 VAC est potentiellement dangereuse. La DBT s’applique à des matériels électriques destinés à être employés à une tension nominale comprise entre 50V et 1000V en courant alternatif (75 à 1500V en courant continu). Les exigences de sécurité Elles sont énoncées à l’article 2 : le matériel concerné ne peut être mis sur le marché que si, construit conformément aux règles de l’art en matière de sécurité valables dans la Communauté, il ne compromet pas, en cas d’installation et d’entretien non défectueux et d’utilisation conforme à sa destination, la sécurité des personnes et des animaux domestiques ainsi que des biens. Cette formulation implique le fabricant dans la mise en conformité du matériel au stade de sa conception puis de la fabrication de chaque exemplaire de celui-ci. Elle le rend également responsable de l’information de l’utilisateur sur les conditions d’emploi et des conséquences prévisibles de son utilisation en usage normal. Responsabilité et obligations du fabricant La Directive impose au fabricant et le rend responsable de : ♦ ♦ ♦ Concevoir et fabriquer un produit dont chaque exemplaire est conforme aux exigences essentielles de sécurité de la Directive, Suivre la procédure d’évaluation puis d’attestation de cette conformité prévues par la Directive, Conserver la maîtrise et la responsabilité de l’ensemble des opérations nécessaires à l’élaboration du produit, (conception et fabrication) lorsqu’il fait appel à des produits et/ou services extérieurs. Principes industriels pour assurer la sûreté d’un appareillage En conception, il s’agit d’appliquer les règles de l’art en matière de sécurité pour concevoir : lorsqu’un matériel électrique est conforme aux prescriptions et spécifications qualitatives d’une norme produit, il ne bénéficie que d’une présomption de conformité aux exigences essentielles de la Directive. (article 5). En fabrication : Il s’agit de fabriquer des exemplaires du matériel tous conformes aux spécifications d’étude : une partie des exigences contenues dans les normes de systèmes pour l’assurance de la qualité ISO 9000 vise à produire de façon conforme et reproductible par rapport à un référentiel décrivant le produit. Evaluation de la conformité L’article 8 §1 décrit les modalités de l’évaluation de la conformité réalisés selon le principe de la constitution d’une documentation technique et du contrôle interne de la fabrication. MTG 2002 49 1. Constitution d’une documentation technique La documentation technique est un référentiel qui va permettre d’évaluer la conformité du matériel aux exigences essentielles de la Directive. La documentation technique couvre la conception et la fabrication et contient : - Une description générale du matériel, Des dessins de conception et de fabrication… Les descriptions et explications nécessaires à la compréhension des dessins … Les résultats des calculs de conception et des contrôles effectués, Les rapports d’essais… C’est le fabricant et lui seul qui établit la documentation technique qui doit être tenue à la disposition de l ’administration pendant 10 ans. 2. Vérification de la conception Le fabricant doit vérifier la conformité de ce qu’il a conçu en procédant à des essais de “ type ”, c’est-à-dire effectués sur des échantillons représentatifs du produit conçu. La preuve de ces essais est consignée dans la documentation technique. 3. Contrôle interne de la fabrication Le fabricant prend toutes les mesures nécessaires pour que le procédé de fabrication assure la conformité des matériels produits à la documentation technique. 4. Déclaration de conformité Le fabricant rédige une déclaration de conformité qui comprend les éléments suivants : - le nom et l’adresse du fabricant - la description du matériel - la référence aux normes appliquées pour la conception 5. Apposition du marquage CE Le fabricant peut alors apposer le marquage. Le marquage CE apposé sur le matériel matérialise le fait que la personne physique ou morale qui a procédé ou fait procéder à son apposition s’est assurée que le produit est conforme aux dispositions de la Directive Basse Tension en matière de sécurité électrique, qu’il a été soumis à la procédure d’évaluation de cette conformité et qu’il est fabriqué dans le cadre d’un système de maîtrise de la qualité. CONFORMITE DES APPAREILS DE MARQUE Sept sociétés indépendantes, réparties dans le monde sur quatre continents, fabriquent et commercialisent sous licence des appareils de connexion à contacts en bout inter mariables sous la marque commune d’origine Française Trois d’entre elles sont Européennes : - ISV GmbH en Allemagne, - MARECHAL SA et VECMA SA en France. - Les quatre autres sont implantées aux Etats-Unis, au Mexique et en Australie. sont certifiées ISO 9000. Le renouvellement de Les sociétés qui fabriquent des produits sous la marque leurs certifications ISO9000 constitue la garantie que leurs fabrications restent conformes à la DBT. PANACHAGE DES APPAREILS DE MARQUE Ce ne sont que les appareils complets : socle plus fiche, qui peuvent être conformes à la Directive Basse Tension et être revêtus du marquage CE. Un socle seul ou une fiche seule ne remplit aucune fonction principale et ne peut pas être conforme isolément, ni à la DBT, ni à la norme NF/EN 60309-1. 50 MTG 2002 Dans le cas du panachage d’appareils d’origines différentes, il faut que l’appareil constitué d'une fiche d’un fabricant avec le socle d’un autre fabricant ou vice versa soit conforme à la Directive Basse Tension. Il ne suffit pas que les appareils fabriqués par ces différents fabricants soient séparément conformes à la Directive Basse Tension pour que le panachage de leur appareils le soit. Pour que le panachage d'appareils de fabricants différents soit conforme à la DBT, Il faut : ♦ ♦ ♦ d'abord, que les appareils panachés soient certifiés ensemble par rapport à un référentiel technique commun qui garantit le respect des exigences essentielles de sécurité, ensuite qu'ils soient intégralement décrits une documentation technique unique et commune, enfin qu'ils soient fabriqués conformément à cette documentation technique, dans le cadre d'un système d'assurance qualité. LE MARECHAL TECHNICAL GROUP (M.T.G.) En 1974, tous les fabricants de produits au standard économique international, le MARECHAL TECHNICAL GROUP. se sont réunis au sein d'un groupement d'intérêt Le M.T.G. centralise et diffuse en temps réel à tous ses fabricants les éléments nécessaires à la maintenance d'une documentation technique commune afin que le panachage de leurs prises reste conforme en permanence à la Directive Basse Tension. En dehors d'un accord entre les fabricants - comme celui qui existe au sein du MTG, ou celui qui existe entre les fabricants de prises à broches et alvéoles à configurations harmonisées sous la forme de la norme dimensionnelle NF/EN 60309-2 et sous réserve qu'ils aient un système d'assurance qualité, tout panachage de prises de courant industrielles ne peut être conforme à la Directive Basse Tension. ISV GmbH Allemagne Maréchal Electric SA France ♦ ♦ ♦ ♦ MELTRIC Corp. Etats-Unis TDI SA Espagne MTG Norme dimensionnelle commune Documentation technique commune Certification commune Contrôle permanent des fabrications Cutler-Hammer Mexique Vecma SA France Clipsal Australie ♦ ♦ Inter mariablilté des produits Conformité à la DBT SIGLE Les appareils de marque indiquent sur leur étiquette d’identification la mention : - côté fiche : avec socle - côté socle : avec fiche Le respect de cette recommandation est essentiel et la responsabilité de Maréchal SA ne saurait être engagée au cas serait associé partiellement ou totalement à un appareil ou des pièces de où un appareil de marque détachées de marque différente. MTG 2002 51 GLOSSAIRE AUXILIAIRES : Contacts supplémentaires utilisés pour la transmission d'informations. • • CONSTANTE DE TEMPS : Par convention, la constante de temps d’un appareil est le temps requis pour atteindre 63% de son échauffement maximum stabilisé. EFFET THERMOELECTRONIQUE : Effet de contact dans lequel les électrons sont transmis au travers d’un film isolant épais, généré par la pollution ou la corrosion. COURANT NOMINAL : voir Intensité nominale. EFFET TUNNEL: Effet de contact dans lequel les électrons sont transmis au travers d’un film isolant mince, généré par la pollution ou la corrosion. COURT-CIRCUIT CONDITIONNEL : La protection contre le court-circuit est rendue obligatoire dans la majorité des normes d’installation, au moyen de fusibles HPC ou de disjoncteurs. A l’inverse, elle ne s’applique généralement pas de façon individualisée aux socles de prises de courant. Les essais réalisés sur les prises Maréchal ont pris en compte ces conditions défavorables de protection. DECONTACTEURS : Prises de courant industrielles à dispositif d'interruption incorporé : Dispositif d'interruption construit comme partie intégrante d'un appareil couvert par cette spécification. Norme NF/EN 60309-1 article 2.8. DISBREAKER : Interrupteur-moteur déconnectable à coupure visible. DISQUE DE CODAGE : Disque verrouillé à l’avant des socles, contrôlant l’accès des fiches en fonction de leur configuration de contacts. DISQUE DE SECURITE : Disque situé à l'avant du socle qui interdit l'accès aux contacts sous tension, même au fil de 1mm. ECHAUFFEMENTS : Les échauffements sont exprimés en degrés Kelvin (K) pour les distinguer des températures ambiantes en °C. Bien que les deux échelles soient décalées (0°C = 293K), la valeur d’un degré Kelvin est équivalente a la valeur d’un degré Celsius. Limite ADMISSIBLE : ECHAUFFEMENT d’échauffement des bornes des appareils définie dans les normes. Ces limites sont les suivantes : • • 52 CEI 60309-1 (prises de courant) = 50K UL 1682 (prises de courant) = 30K MTG 2002 AS 3133 (interrupteurs) = 40K AS 3123 (prises de courant) = 50K EQUILIBRE THERMIQUE : Température stabilisée atteinte par un appareil pour un courant donné. FERMETURE INDEPENDANTE : Opération manuelle où la vitesse de fermeture des contacts ne dépend pas de la vitesse de l’action manuelle de l’opérateur. INTENSITE NOMINALE (IN) : Courant maximum qu’un appareil peut établir, couper et véhiculer en permanence sans dépasser l’échauffement admissible. Dans ce document, les intensités nominales sont données par rapport à la norme NF/EN 60309-1 (<50K) KELVIN (K) : voir échauffements. OUVERTURE INDEPENDANTE : Opération manuelle où la vitesse d’ouverture des contacts ne dépend pas de la vitesse de l’action manuelle de l’opérateur. PILOTE : Contact supplémentaire utilisé pour la commande électrique d'un organe de coupure extérieur à la prise. SYSTEME OHMIQUE : Système de contact dans lequel les électrons sont transmis directement de métal à métal. TRIBOCORROSION : Détérioration de la qualité du contact due à l'usure générée par les frottements et les micro-déplacements et à l'accumulation des particules oxydées dans les micro-cavités à la surface du matériau. ANNEXES RESEAUX MTG 2002 53 BAGUES ET ETIQUETTES DE COULEURS Bagues de couleurs pour DSN– DXN– DS (sauf DS 2 et 4). Etiquettes de couleurs pour tous les produits 54 MTG 2002 DIMENSIONS DES FILETAGES Le retrait de la norme définissant les filetages PG ne permet plus de faire agréer de nouveaux appareils et accessoires utilisant ce dimensionnement. Les principaux pas maintenant utilisés pour les entrées de câble sont donnés dans le tableau ci-dessous : TAILLE DIAMETRE EXTERIEUR (FILETAGE) DIAMETRE INTERIEUR (TARAUDAGE) M16 M20 M25 M32 M40 M50 M63 M75 ½” NPT ¾” NPT 1” NPT 1 ¼” NPT 1 ½” NPT 2” NPT 2 ½” NPT 3” NPT 3 ½” NPT 4” NPT ½”.BSP 5/8”.BSP ¾”.BSP 1”.BSP 1 ¼”.BSP 1 ½”.BSP 2”.BSP 2 ½”.BSP 3”.BSP 5/8”.ET ¾”.ET 1”.ET 1 ¼”.ET 1 ½”.ET 2”.ET 2 ½”.ET 3”.ET 16 20 25 32 40 50 63 75 21,34 26,67 33,40 42,16 48,26 60,33 73,03 88,90 101,60 114,30 20,96 22,91 26,44 33,25 41,91 47,80 59,61 75,18 87,88 15,88 19,05 25,40 31,75 38,10 50,80 63,50 76,20 14 18 23 31 38 48 61 73 FILETS AU POUCE PAS (MM) 16,93 1,5 14 “ 11,5 “ “ “ 8 “ “ “ 14 “ “ 11 “ “ “ “ “ 18 16 “ “ 14 “ “ “ 1,81 “ 2,20 “ “ “ 3,175 “ “ “ 1,81 “ “ 2,31 “ “ “ “ “ 1,41 1,59 “ “ 1,81 “ “ “ MTG 2002 55 DIAMETRE DES CONDUCTEURS CUIVRE (UTE C32-014) MM² AME SOUPLE AME RIGIDE MM MM MM 1.1 1.3 1.5 1.8 2.3 2.9 3.9 5.1 6.3 7.8 9..2 11 13.1 15.1 17 19 21 24 27 31 35 39 1.1 1.2 1.4 1.7 2.2 2.7 3.3 4.2 5.3 6.6 7.9 9.1 11 12.9 14.5 16.2 18 20.6 23.1 26.1 29.2 33.2 0.9 1 1.2 1.5 1.9 2.4 2.9 3.7 4.6 5.7 6.7 7.8 9.4 11 12.4 13.8 0,5 0,75 1 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500 630 AME MASSIVE DIAMETRE EXTERIEUR MOYEN DES CABLES (Valeurs moyennes entre les valeurs maximum et minimum de la publication CEI 245-4) TYPE DE CABLE Câble souple HO7RNF Câble rigide U 1000R0 2V 56 SECTION NOMINALE DES DIAMETRE MOYEN, SUIVANT CEI 245-4, EN MM. UN < 50V UN > 50V CONDUCTEURS (MM²) 2P 3P 2P+T 3P+T 3P+N+T 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 12,1 mm 13,5 mm 16,2 mm 21,3 mm 24,3 mm 28,7 mm 13 mm 14,5 mm 17,3 mm 22,8 mm 26,0 mm 30,7 mm 34,2 mm 39,3 mm 44,3 mm 49,7 mm 55,1 mm 60,5 mm 71,5 mm 81,0 mm 89,5 mm 13 mm 14,5 mm 17,3 mm 22,8 mm 26,0 mm 30,7 mm 34,2 mm 39,3 mm 44,3 mm 49,7 mm 55,1 mm 60,5 mm 71,5 mm 81,0 mm 89,5 mm 14,0 mm 17,0 mm 19,3 mm 25,2 mm 28,5 mm 34,0 mm 38,0 mm 43,3 mm 48,8 mm 55,5 mm 60,9 mm 66,3 mm 79,5 mm 90,0 mm 99,5 mm 15,3 mm 18,5 mm 21,3 mm 27,5 mm 31,3 mm 37,5 mm 42,0 mm 48,5 mm 54,7 mm 61,2 mm 67,4 mm 72,8 mm 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 11,4 mm 13,2 mm 15,0 mm 17,2 mm 20,4 mm 22,8 mm 24,6 mm 12,0 mm 13,9 mm 15,9 mm 18,3 mm 21,7 mm 24,3 mm 26,3 mm 30,3 mm 34,4 mm 38,1 mm 42,4 mm 47,3 mm 53,1 mm 58,7 mm 12,0 mm 13,9 mm 15,9 mm 18,3 mm 21,7 mm 24,3 mm 26,3 mm 30,3 mm 34,4 mm 38,1 mm 42,4 mm 47,3 mm 53,1 mm 58,7 mm 12,9 mm 15,1 mm 17,3 mm 19,9 mm 23,8 mm 26,7 mm 29,0 mm 33,8 mm 38,1 mm 42,4 mm 46,9 mm 52,6 mm 59,0 mm 65,2 mm 14,0 mm 16,4 mm 18,9 mm 21,8 mm 26,1 mm 29,4 mm 32,0 mm 37,1 mm 42,1 mm 46,8 mm 51,8 mm MTG 2002 DOCUMENT NON CONTRACTUEL Toutes les indications figurant dans le présent document ont un caractère indicatif et ne sauraient constituer un engagement de notre part. Nous nous excusons de toute erreur éventuelle et nous réservons le droit de modifier sans préavis les caractéristiques de nos produits dans un souci constant d'amélioration de leur sécurité et de leur qualité. MTG 2002 57
