L`appareillage de protection - Sn-Bretagne

INTRODUCTION
Le problème de la protection des installations consiste à
définir la nature des perturbations contre lesquels on doit
se protéger, puis à choisir l’appareil capable de les
détecter et capable de les supprimer.
INTRODUCTION
Les principales perturbations sur une installation
électrique se traduisent par :
 les surintensités ( surcharges ou court-circuits )
 les surtensions
 les baisses et manques de tension.
CONSEQUENCES DES PERTURBATIONS
Les conséquences de ces perturbations sont multiples :
Echauffement :
Le passage du courant dans un fil produit de la chaleur qui
échauffe le conducteur selon la relation W=RI2  t.
Il en résulte une élévation considérable de la température
pouvant aboutir à la détérioration des isolants, voire à la fusion
des conducteurs.
CONSEQUENCES DES PERTURBATIONS
Les conséquences de ces perturbations sont multiples :
Création d’un arc électrique :
A la séparation de deux pièces sous tension d’un appareil de
coupure, il se crée une ionisation de l’air, celle-ci engendre la
création d’un arc électrique parcouru par le courant à couper.
Cette ionisation est due à la distance très faible entre les
contacts.
La température de l’arc, compris entre 2500°C et 5000°C, à
pour effet de volatiliser le métal des contacts et peut provoquer
des brûlures graves pour le personnel d’exploitation.
TECHNIQUES D’EXTINCTION DE L’ARC
Dans le cas d’un contacteur ou d’un disjoncteur, la
séparation des contacts doit provoquer la coupure du
courant, même si celui-ci est très élevé. Il faut donc faire
appel à différentes techniques de coupure de l’arc.
TECHNIQUES D’EXTINCTION DE L’ARC
Coupure d’un courant de 5000 A
TECHNIQUES D’EXTINCTION DE L’ARC
Soufflage par auto-ventilation :
Lorsque l’arc jaillit, à cause de sa température élevée, l’air
chaud s’échappe à la partie supérieure. Il est remplacé par
de l’air frais, non ionisé, qui refroidit l’arc.
Cheminées de
soufflage
Air chaud
Contact
fixe
Contact
mobile
Air froid
TECHNIQUES D’EXTINCTION DE L’ARC
Soufflage par fractionnement de l’arc :
L’arc s’allonge et rencontre des pièces métalliques. Il est
fractionné en de nombreux petits arcs et s’éteint de luimême.
2
7
5
3
1
4
6
TECHNIQUES D’EXTINCTION DE L’ARC
Soufflage magnétique :
Une bobine placée en série dans le circuit est parcourue par
le courant à couper; elle crée un champ magnétique qui
provoque ( règle des trois doigts ) une force de bas en haut
sur le courant d’arc.
Force d'expulsion
de l'arc
vers le haut
Contact fixe
Bobine en série
avec le circuit
des contacts
Noyan acier
en fer doux
Champ magnétique
produit par la bobine
Intensité du
courant à couper
Contact
mobile
Joues
magnétiques
en acier
L’APPAREILLAGE DE PROTECTION
Destinés à éviter que les matériels ne soient parcourus
par des courants nuisibles à eux-mêmes et leur
environnement, les dispositifs de protections doivent :

détecter les surintensités,

couper en charge le circuit.
L’APPAREILLAGE DE PROTECTION
La mise en œuvre de la protection des
installations électriques nécessite différents appareils
dont les fonctions spécifiques doivent être parfaitement
maîtrisées.
L’APPAREILLAGE DE PROTECTION
La nature des dispositifs de protection dépend :

du type de protection visé :




protection contre les surcharges
protection contre les court-circuits
protection conjointe contre les surcharges et
court-circuits
de leur capacité à assurer cette protection.
CARACTERISTIQUES DES APPAREILS DE PROTECTION
Protection contre les surcharges :
Le bon fonctionnement d’un appareil de protection
contre les surcharges exige une coordination entre la
canalisation et le dispositif de protection ().
CARACTERISTIQUES DES APPAREILS DE PROTECTION
Protection contre les court-circuits :
Tout appareil assurant la protection contre les courtcircuits doit répondre aux conditions suivantes :

son pouvoir de coupure doit être au moins
égal au courant de court-circuit,

son temps de coupure ne doit pas être
supérieur au temps de fusion des
conducteurs.
LE FUSIBLE
LE FUSIBLE
Fonction :
Le fusible est un appareil de connexion dont la fonction
est d’ouvrir, par la fusion d’un ou de plusieurs de ses
éléments conçus et calibrés à cet effet, le circuit dans
lequel il est installé.
LE FUSIBLE
Symbole :
FUSIBLE
F1
FUSIBLE A
PERCUTEUR
F1
LE FUSIBLE
Fonctionnement :
Le fusible doit interrompre le courant lorsque celui-ci
dépasse pendant un temps déterminé une valeur donnée.
LE FUSIBLE
Courbe de fusion :
t (s)
Courbe de fusion
100
In :
Courant
nominal
If :
Courant de
fusion
Inf :
Courant de
non fusion
Zone indéterminée
( inertie du fusible)
10
Courbe de non fusion
1
I (A)
0.5
In
Inf
If
LE FUSIBLE
Constitution :
LE FUSIBLE
Constitution :
LE FUSIBLE
Conditions d’emploi des cartouches fusible :
Suivant leurs utilisations, deux classes de fusibles peuvent
s’employer :
 gG ( gL ou gI ) : Fusible d’usage général. Utilisé dans les
installations domestiques.
 aM :
Fusible accompagnement moteur. Prévu
uniquement pour la protection des appareils
à caractère inductif (MAS, transformateur,
etc.). Ils laissent passer la pointe de courant
durant le régime transitoire (démarrage).
LE SECTIONNEUR
LE SECTIONNEUR
Fonction :
Le sectionneur est un appareil mécanique de connexion
capable d’ouvrir et de fermer un circuit lorsque le courant
est nul ou pratiquement nul, afin d’isoler la partie de
l’installation en aval du sectionneur.
LE SECTIONNEUR
Symbole :
SECTIONNEUR BIPOLAIRE
SECTIONNEUR TRIPHASE
13
14
23
24
Circuit de
commande
N
Ph1
Ph2
Ph3
1
3
5
7
2
4
6
8
Circuit de
puissance
LE SECTIONNEUR
Fonctionnement :
Il permet d’interrompre la continuité de service ( mise
hors tension de l’alimentation ).
Le sectionneur n’a pas de pouvoir de coupure. Il ne doit
jamais être manœuvré en charge.
LE SECTIONNEUR
Constitution :
Les contacts auxiliaires permettent de couper le circuit
Les contacts principaux permettent d’assurer le
de commande
le circuit
puissance
(pas en
de
La
poignée deavant
commande
peutde être
verrouillée
sectionnement de l’installation. Ils servent aussi de
coupure
en charge).
Oncadenas
les appellent
aussi contacts
de
position ouverte
par un
( consignation
).
portes fusibles ( contacts 3,5,7 ).
pré-coupure (contact 13-14, contact 23-24).
13
14
23
24
N
Ph1
Ph2
Ph3
1
3
5
7
2
4
6
8
LE SECTIONNEUR
Contact auxiliaire
à fermeture ( NO )
Emplacement
Des fusibles
Contact auxiliaire
à ouverture ( NC )
Poigné frontale
Possibilité de poigné
transversale
Bornes de raccordement
circuit de puissance
L’INTERRUPTEUR SECTIONNEUR
L’INTERRUPTEUR SECTIONNEUR
Fonction :
Les interrupteurs-sectionneurs satisfont les applications
d’interrupteurs par la fermeture et la coupure en charge de
circuits résistifs ou mixtes, résistifs et inductifs, ceci pour
des manœuvres fréquentes.
L’INTERRUPTEUR SECTIONNEUR
1/L1
3/L2
5/L3
2/T1
4/T2
6/T3
Symbole :
L’INTERRUPTEUR SECTIONNEUR
Bornes de raccordement
circuit de puissance
Possibilité de
consignation
Commande rotative
LE RELAIS THERMIQUE
LE RELAIS THERMIQUE
Fonction :
Le relais de protection thermique est destiné à la
protection des circuits et des moteurs contre les
surcharges, les coupures de phases, les démarrages trop
long et les calages prolongés du moteur.
LE RELAIS THERMIQUE
Symbole :
1
3
5
97
95
2
4
6
98
96
Test
Stop
LE RELAIS THERMIQUE
Fonctionnement :
Le relais thermique utilise la propriété d’un bilame formé
de deux lames minces de métaux ayant des coefficients de
dilatation différents. Il s’incurve lorsque sa température
augmente.
Lame à coefficient
de dilatation nul
Lame à coefficient
de dilatation élevé
Conducteur pour le
passage du courant
Lame après
échauffement
Support
LE RELAIS THERMIQUE
LE RELAIS THERMIQUE
Courbe de déclenchement :
Exemple :
Temps
2h
Courant de réglage: 3 A
Surcharge de 12 A
1h
40 min
20 min
10 min
Temps de déclenchement:
Environ 9s
4 min
2 min
1 min
40 s
20 s
10 s
4s
2s
1s
0.3 s
0.8 1
2
4
6
 Courant de réglage Ir
10
LE RELAIS THERMIQUE
Bornes de raccordement
circuit de puissance
Molette de réglage
courant nominal du moteur
Bouton stop
Bouton test
Bouton réarmement
Contact auxiliaire
à fermeture ( NO )
Bornes de raccordement
circuit de puissance
Contact auxiliaire
à ouverture ( NC )
LE RELAIS MAGNETIQUE
LE RELAIS MAGNETIQUE
Fonction :
Le relais de protection magnétique est destiné à la
protection des circuits et des moteurs sans pointe de
courant ( départs, résistances ) ou au contrôle des pointes
de démarrage des moteurs à bagues. Il détecte les
surintensités dépassant le niveau de réglage.
LE RELAIS MAGNETIQUE
Symbole :
1
2
3
5
93
91
4
6
94
92
LE RELAIS MAGNETIQUE
Fonctionnement :
En cas de surintensité, l’armature mobile est attiré et
commande l’ouverture des contacts. Le réglage du courant
de déclenchement s’effectue en diminuant ou en
Circuit magnétique fixe
augmentant l’entrefer.
Contact
fixe
Contact
mobile
Bobine
Ressort de
rappel
Entrefer
Circuit magnétique
mobile
Vis de réglage
LE RELAIS MAGNETIQUE
Courbe de déclenchement :
Temps ( ms)
Exemple :
Courant de réglage: 3 A
Surintensité de 9 A
100
90
80
70
60
50
Temps de déclenchement:
Environ 15 ms
40
30
20
10
8
0.8 1
2
4
6
Courant passant / courant de réglage
10
LE RELAIS MAGNETIQUE
Bobine
Contact NO ou NC
partie commande
Molette de réglage
courant nominal du moteur
LES DISJONCTEURS MAGNETIQUES
LES DISJONCTEURS MAGNETIQUES
Fonction :
Les disjoncteurs magnétiques protègent contre les courtscircuits. Ils sont à associer à des relais de protection
thermique pour protéger l’installation contre les
surcharges.
LES DISJONCTEURS MAGNETIQUES
5/L3
3/L2
1/L1
Symbole :
6/T3
4/T2
2/T1
I >I >I >
LES DISJONCTEURS MAGNETIQUES
Courbe de déclenchement du
associé à un relais thermique:
disjoncteur magnétique
10000
Irth:Valeur de réglage du
Relais thermique
Temps de déclenchement en seconde
1000
100
Irm:Valeur de réglage du
disjoncteur magnétique
10
1
0.1
0.01
0.001
1
10
100
x courant de réglage
Il est obligatoirement
associé à un relais
thermique. Sauf dans le
cas d’une utilisation en
moto variateur.
LES DISJONCTEURS MAGNETIQUES
Possibilité contact de
circuit de commande
NO ou NF
Bornes de raccordement
circuit de puissance
Commande rotative
Cadenassage
LE DISJONCTEUR MAGNETO-THERMIQUE
LE DISJONCTEUR MAGNETO-THERMIQUE
Fonction :
Le disjoncteur magnéto-thermique est destiné à protéger
l’installation contre les surcharges et les court-circuits et
permet la coupure de l’installation en charge.
LE DISJONCTEUR MAGNETO-THERMIQUE
Symbole :

Déclencheur
thermique

Accrochage
mécanique
Levier
commande

Pôle dede
puissance
 Déclencheur
magnétique
 Enveloppe
de
protection
 Liaison
mécanique
LE DISJONCTEUR MAGNETO-THERMIQUE
Fonctionnement :
Lorsqu’un défaut survient en aval du disjoncteur, les
déclencheurs ( thermique ou magnétique ) provoquent
l’ouverture des pôles de puissance afin d’interrompre
l’alimentation du circuit en défaut.
LE DISJONCTEUR MAGNETO-THERMIQUE
Courbe de déclenchement :
Irth:Valeur de réglage du
déclencheur thermique
10 000
I:
Courant permanent.
4000
2000
1000
400
Temps de déclenchement en seconde
In :
Courant nominal du dispositif de protection.
200
100
Icu : Valeur maximale du courant d’emploi qu’un
Irm: Valeur
de conditions
réglage du
appareil est capable de couper
dans des
magnétique
d’emplois spécifiées sans subir déclencheur
de détérioration,
ni
donner lieu à des manifestations extérieures
Icu: Pouvoir de coupure
nuisibles.
Son
unité
est
le
kA.
0.1
80
40
20
10
5
1
0,5
0,2
ultime
0,05
0,02
600
400
300
200
80
100
40
30
20
10
6
3
4
2
1
0,01
I / In
LES DISJONCTEURS MOTEURS
LES DISJONCTEURS MOTEURS
Fonction :
Le disjoncteur moteur ( magnéto-thermique ) est destiné à
protéger les moteurs contre les surcharges et les courtcircuits et permet la coupure en charge.
LES DISJONCTEURS MOTEURS
1/L1
3/L2
5/L3
2/T1
4/T2
6/T3
Symbole :
LES DISJONCTEURS MOTEURS
Courbe de déclenchement :
Irth:Valeur de réglage du
déclencheur thermique
10000
Temps de déclenchement en seconde
1000
100
10
Irm: Valeur de réglage du
déclencheur magnétique
1
0.1
0.01
0.001
1
10
100
x courant de réglage
LES DISJONCTEURS MOTEURS
Possibilité contact de
circuit de commande
NO ou NF
Réglage Irm
Bornes de raccordement
circuit de puissance
Commande rotative
Cadenassage
LE LIMITEUR DE SURTENSION
LE LIMITEUR DE SURTENSION
Fonction :
Le limiteur de surtension est un appareil qui permet
d’établir une liaison directe entre les conducteurs et la
terre avant l’apparition d’une tension dangereuse dite
« tension d'amorçage ».
LE LIMITEUR DE SURTENSION
Symbole :
400 V
3~
Limiteur
Rn
LE LIMITEUR DE SURTENSION
Fonctionnement :
Pour que la protection soit correctement assurée, le
limiteur doit constituer un point faible dans l'installation.
TABLEAU DES PERTURBATIONS
PERTURBATIONS
MOYENS
MOYENSCAUSES
EFFETS
DE
EFFETS
DEPROTECTION
PROTECTION
CAUSES
BAISSE
COURTDE
SURCHARGES
SURTENSIONS
CIRCUITS
TENSION
Augmentation
Surabondance brutale de
momentanée
la tension
Elévation brutale du courant
due
d’appareils
: de (surtension
d’utilisation.
Sur une)
Disjoncteur
Limiteur
Echauffement
lent etmagnétique
progressif
Disjoncteur
(déclencheur
déclencheur
thermique
Mauvais
fonctionnement
des
Claquage
Formation
absorbé
Déséquilibre
par
d’un
de
le
d’un
arc
l’isolant
circuit
réseau
électrique
duepouvant
triphasé
àavec
un
donnée,
période
à deàmauvaises
manœuvres
Relais
Fusible
Parafoudre
entraînant
minimum
la
dedétérioration
tension l’énergie
de
récepteurs.
entraîner
un
contact
(mauvaise
échauffement
un
électrique
répartition
court-circuit.
très important.
des
entre
charges).
deux
consommée
dépasse
les possibilités
Relais
à desde
contacts
accidentels
avec la HT
Relais
l’installation.
magnétique
surtension
thermique
conducteurs de polarités différentes.
circuit.
du
à des
conditions atmosphériques
FIN