Ne pas déconnecter en charge

 MTG 2002 1
DOSSIER
TECHNIQUE
2002
 MTG 2002

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SOMMAIRE
HISTORIQUE DES TECHNOLOGIES DE CONTACTS UTILISEES DANS LES PRISES DE COURANT
Broches et Alvéoles en Laiton........................................................................................................................... 4
Branchement de prises et fiches d’origines différentes .................................................................................... 4
Importance de strictes tolérances...................................................................................................................... 4
Limites d'interchangeabilité .............................................................................................................................. 5
Améliorations réalisées .................................................................................................................................... 5
Une évolution lente............................................................................................................................................ 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

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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
Conformité des appareils de marque ........................................................................................ 50
Panachage des appareils.................................................................................................................................. 50
Le Maréchal Technical Group (MTG) ................................................................................................................ 51
Sigle ............................................................................................................................................................ 51
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

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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
Apparues au 19ème siècle, les prises à broches et alvéoles en laiton sont techniquement peu différentes de celles
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

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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.