il assure le

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A-
Les différentes fonctions.
Un circuit terminal de conversion d'énergie comporte plusieurs fonctions essentielles. Ces
fonctions sont assurées par des appareils qui se trouvent sur le circuit de commande de
commande et de puissance. Il existe 4 fonctions de base indispensable au bon fonctionnement
d'un système électrique.
RESEAU
EDF
ISOLER
Sectionneur, inter-sectionneur
PROTEGER
COMMANDER
CONTROLER
RECEPTEUR
Disjoncteur, fusible
Contacteur, interupteur
Relais thermique, ampéremetre,
voltmetre, ...
Moteur, éclairage, radiateur
B- Fonction isoler.
Cette fonction est réalisée par des appareils qui permettent d'isoler électriquement (voir
de consigner) un circuit terminal du circuit d'alimentation en énergie et ceci même si la tension
d'alimentation venait à être supérieur à la tension nominale (exemple : foudre). Tout cela afin
d'intervenir sur l'équipement en toute sécurité (dépannage, maintenance).Ces appareils sont le
sectionneur et l'interrupteur sectionneur.
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C- Fonction protéger.
Le matériel doit être protégé de toute élévation excessive de température. Les
surintensités produisent ces élévations de température ; il est donc nécessaire de se protéger
contre les surintensités.
Il existe 2 types de surintensités :
- les surintensités passagères liées au fonctionnement normal de l'installation,
- les surintensités anormales dues aux surcharges et aux courts-circuits.
Les surintensités passagères.
Elles sont provoquées par le démarrage de moteur, la mise sous tension de tube
fluorescent; elles ne doivent pas provoquer le fonctionnement du dispositif de protection.
Les surintensités anormales.
Le problème de la protection des installations électriques consiste à définir la nature des
défauts contre lesquels on doit se protéger, puis à choisir l’appareil capable de détecter ces
défauts et de les supprimer. Il existe de nombreux appareils permettant de protéger un circuit
comme le disjoncteur, le fusible.
Les principales perturbations sur une installation électrique se traduisent par :
- Les surcharges.
Les surcharges sont une augmentation du courant absorbé par un circuit. Les surcharges
entraînent un échauffement lent mais pouvant aboutir à la détérioration de l’installation. Elles
proviennent d'un dysfonctionnement de l'installation et doivent provoquer la coupure du système
de protection. C'est le cas pour une consommation supérieure au calibre de l'appareil de
protection.
-Les courts-circuits.
Un court-circuit est une élévation brutale du courant absorbé. Ce sont également des
surintensités, mais elles sont très importantes. Le courant de court-circuit (Icc) n'est limité que
par l'impédance de la ligne. Un courant de court-circuit peut atteindre plusieurs milliers
d'ampères. Il est impératif que l'appareil de protection coupe très rapidement le circuit afin
d'éviter toute détérioration. Il est souhaitable que la coupure soit effective pendant la première
alternance (t<10ms).
3- Les surtensions ou les baisses de tension.
Les surtensions sont souvent dues à la foudre et les baisses de tension peuvent avoir
plusieurs causes comme par exemple une installation en bout de ligne.
Le paratonnerre et autres appareils de protection électronique protègent des surtensions ou des
baisses de tension.
D- Fonction commander.
Dans une installation électrique nous avons besoin de commander les récepteurs et pas
seulement à proximité mais souvent à distance. Il existe des appareils capables d'interrompre ou
d'établir un circuit en charge. Le contacteur et l'interrupteur sont ces appareils de base. Nous en
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trouvons cependant d'autre exerçant la même fonction: le relais statique et le contacteur statique.
Ils sont de plus en plus utilisés.
E- Fonction contrôler.
Il est nécessaire de contrôler l'état d'un système en permanence pour donner
d'une part une information à l'utilisateur: Voltmètre, Ampèremètre, mais aussi dans
certaines conditions de donner l'ordre d'ouverture aux appareils de commande. Pour
cela nous utilisons des élément tel que le relais thermique ou des sondes de
température.
F- Appareillage industriel.
Le sectionneur
Symbole :
Rôle :Appareil de connexion capable d’ouvrir et de fermer un circuit lorsque le courant
qui le traverse est nul ou pratiquement nul. Il permet d’isoler la partie d’installation en
aval du sectionneur. Le sectionneur est placé en tête de l’installation.
Conséquences :Le sectionneur ne possède aucun pouvoir de coupure et de fermeture.
Pdc : C’est l’aptitude d’un appareil a ouvrir un circuit électrique lorsque le courant qui le
traverse est différent de 0. ( I >>0 )
Le sectionneur pourra être verrouillé en position ouvert par un ou plusieurs cadenas. Ce
verrouillage garantie la sécurité des personnes devant intervenir sur l’installation. ( cela
s’appelle la consignation ).
Caractéristiques d’un sectionneur :
Le sectionneur se caractérise par :
- Le nombre de pôle (nombre de contact de puissance).
Rmq : Les pôles sont souvent équipés de fusibles.
- La tension d’utilisation.
- Le courant nominal.
- Le nombre de contact auxiliaire (nombre de contact de commande).
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Rôle des différents organes : Les pôles sont placés dans le circuit de puissance et
assurent le fonctionnement de l’installation.
Les contacts auxiliaires (ou de près-coupure) s’ouvre en avance sur les pôles. A l’inverse à la
fermeture ils se ferment en retard. Ils permettent ainsi de couper la commande des contacteurs
et d’éviter l’ouverture en charge
Rmq : Les sectionneurs équipés de fusibles et de contacts auxiliaires offrent la possibilité
en enlevant les fusibles de ne faire fonctionner que le circuit de commande (mise au point et
dépannage.
Le fusible
Symbole :
Rôle :Appareil de protection dont la fonction est d’ouvrir un circuit par fusion lors d’une
surintensité ( surcharge et court-circuit ).
Le principe du fusible est basé sur la réaction d’un point faible dans le circuit . Ce point
faible est parfaitement connu ( point de fusion, nature du métal, section ). ce fil fondra
dès que la contrainte thermique sera trop grande : W = RI t.
Constitution :Le fil fusible peut être en argent, alu, plomb, étain au nickel.
Le tube isolant : Matière: céramique ou en verre.
Le percuteur : Dispositif mécanique actionnant un contact en cas de fusion.
Matière inerte : Certains fusibles sont à fusion enfermée, dans ce cas le fusible
est entouré d’une matière inerte en poudre ( silice, amiante ( maintenant
interdit ), magnésie.
Différents types de fusible :
Classe AM : Accompagnement Moteur
Ces fusibles sont prévus pour protéger les moteurs ou transformateurs. Ils
ne protège pas les installation en surcharge, ils ne protège qu’en cas de
court-circuit.
La protection des surcharges est assuré par un autre appareil.( ex: relais
thermique ).
Utilisation : Démarrage de moteur, primaire des transformateurs.
Classe Gg :
Fusible d’usage général. ( standard )
Il protège les installations contre les surcharges et les courts-circuits.
Utilisation : Protection des cables
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Les protistors :
Fusible ultra rapide destiné à la protection des semi-conducteurs.
Caractéristiques et définitions :
- Tension nominale : Tension maxi d’utilisation.
- Courant ou intensité nominale : Courant qui peut traverser indéfiniment un
fusible sans provoquer ni fusion ni échauffement éxessif.
- Pouvoir de coupure : C’est l’aptitude d’un appareil a ouvrir un circuit électrique
lorsque le courant qui le traverse est différent de 0. On dit que le fusible a un PDC
de 200A, cela revient à dire que le courant de court-circuit le plus grand que le
fusible peut interrompre est de 200A.
- Durée de coupure : Temps qui s’écoule entre le moment où commence à
circuler un courant suffisant pour provoquer la fusion et la fin de fusion.
- Courant de non fusion : ( Inf ) Valeur du courant que peut supporter le fusible
sans fondre pendant un temps conventonnelle. ( courant mini de coupure )
- Courant de fusion : ( If ) Valeur du courant qui provoque la fusion avant la fin
d’un temps conventionnel. ( courant coupé limite )
- Courbe de fonctionnement du fusible : C’est l’expression du temps de fusion
en fonction du courant. Il y a 2 courbes : tf = f ( Inf ) courbe inférieur
tf = f ( If ) courbe supérieur
( Voir fig 2 ).
- Courant de court-circuit présumé : C’est l’intensité qui s’établrait en cas de courtcircuit en l’absence de toute protection. ( Sa valeur crête est d’autant plus élevée que le
cosϕ est faible ).
Icc présumé =
tension du réseau
Résistance totale des conducteurd de ligne
- Représentation graphique des courants :
Caractéristique
du circuit
courant mini
de coupure
INf
courant
d’utilisation
Caractéristique
du circuit
courant
nominale du
fusible
courant C.C
présumé
Icc
courant
limite
If
Pdc
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- Taille et Forme :
taille : d * L
d
L
Les fusibles sont définis par leurs tailles ( dimension de la cartouche ) et par leurs
formes( cartouches cylindriques ou fusibles à couteaux ).
Courbes de fusion :
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Le contacteur
Symbole :
Rôle :Le contacteur est un appareil électromécanique de commande, il est monostable
(une seul position stable). Il permet d’ouvrir ou de fermer un circuit électrique à distance
quelque soit le courant qui le travers. Les contacts principaux s’appelle les pôles : ils sont
ouvert au repos (contacteur non alimenté). Si les contacts sont fermés au repos ce n’est
plus un contacteur mais un rupteur.
Conséquences :Le contacteur possède un pouvoir de coupure et il est commandé à
distance par l’intermédiaire d’un électro-aimant
Caractéristiques d’un contacteur :
Le contacteur se caractérise par :
- Le nombre de pôle (nombre de contact de puissance).
- La tension d’utilisation. (tension nominale).
- Le courant nominal traversant les pôles.
- Le nombre de contact auxiliaire (nombre de contact de commande).
- La tension d’alimentation de la bobine.
- Le système de fixation.
- La catégorie d’emploi ( tension - ou ∼ ).
- Le Facteur de marche.
- La durée de vie.
- Fréquence des manoeuvres.
Rôle des différents organes :
Les pôles : Ils sont placés dans le circuit de puissance et permettent d’ouvrir et de
fermer le circuit en charge. Leur Pdc peut atteindre plusieurs milliers d’ampère.
Les surfaces des contacts sont recouvert d’argent afin de limiter la résistance des
contacts.
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Les contacts auxiliaires : Ils sont placés dans le circuit commande. Ils ne possède
pas de Pdc.Ils sont utilisés suivant les besoins: fonctions mémoires, verrouillage,
(relaillage). Il existe différent type de contact : instantané ou temporisé.
L’électro-aimant : Il assure le déplacement des contacts. Il est constitué de 3
éléments :
- la bobine qui est réalisée en fil de cuivre fin isolé par un vernie.
- Le circuit magnétique mobile.
- Le circuit magnétique fixe.
1. support contacts mobiles de pôle
9. amortisseur de choc de l’électro-aimant
2. contact mobile de pôle « F »
10. partie fixe de l’électro-aimant
3. contact mobile auxiliaire « O »
11. bague de déphasage
4. boîtier de pôles et chambre de coupure de 12. bobine d’attraction
l’arc
13. ressort de rappel de la partie mobile de
5. connexion de puissance
l’électro-aimant
6. contact fixe de pôle « F »
14. partie mobile de l’électro-aimant fixation
7. contact fixe auxiliaire « O »
pour bloc auxiliaire
8. socle
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Rmq : Lors de l’utilisation d’un électro-aimant sous une tension alternative 50
Hz, la tension s’annule 100 fois par seconde donc le champ magnétique aussi. Le
circuit magnétique est alors attiré puis relâché 100 fois/seconde ce qui crée des
vibrations.
Pour éliminer ces vibrations on place des spires de Fragger ou des bagues de
déphasage dans le circuit magnétique. Il y a, alors, toujours une force de maintient
du circuit magnétique.
Caractéristiques :
Tension d’emploi et Courant d’emploi :
La tension d’emploi détermine l’utilisation du contacteur et ne concerne
que les pôles.
Le courant d’emploi : c’est le courant que peut supporter le contacteur dans les
conditions précises.
Ces conditions dépendent de :
- La tension d’emploi.
- La fréquence d’utilisation.
- Le facteur de marche.
- La catégorie d’emploi.
Catégorie d’emploi :Elles sont normalisés et sont définies suivant le courant que doit
couper ou établir le contacteur. Elle est défini par 2 lettres + 1 chiffre qui dépendent de la
nature du courant et du type de récepteur associé au contacteur.
TENSION
AC
ALTERNATIF
CATEGORIE
RECEPTEUR
AC-1
Four à résistance
AC-2
Moteur à bagues
AC-3
Moteur à cage
AC-4
DC-1
DC
DC-2
DC-3
- Charge essentiellement résistive.
- Démarrage, inversion de sens de
rotation.
- Démarrage, coupure du moteur lancé.
- Démarrage, inversion, marche par à
coups.
Résistance
Moteur Shunt
CONTINU
DC-4
DC-5
FONCTIONNEMENT
Moteur Série
- Charge résistive.
- Démarrage, coupure.
- Démarrage, inversion, marche par à
coups.
- Démarrage, coupure.
- Démarrage, inversion, marche par à
coups.
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Facteur de marche :
KM
1
0
m (%) = t (s)
T (s)
t
T
Le facteur de marche c’est le rapport m en (%) entre la durée de passage du courant t et la
période d’un cycle T.
Fréquence de manoeuvre : La fréquence de manoeuvre c’est le nombre de cycle
complet effectué pendant 1 heure.
KM
1
0
1
T
T
Heures
T
Durée de vie électrique : C’est le nombre de manoeuvre que le contacteur est
susceptible d’effectuer avant l’apparition d’un défaut.
Le relais thermique
Symbole :
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Rôle : Le relais thermique mesure le courant qui circule dans chacun de ses circuits de
puissance et compare avec l'intensité préréglée en façade . Si le courant est supérieur dans l'un ou
plusieurs de ses circuits , il actionne les 2 contacts de commande. De plus, s'il y a une différence
de courant entre les circuits (manque une phase par exemple), il déclenche aussi (différentiel)
Caractéristiques:
-Intensite maximale supportée par les pôles de puissance (réglage)
-Tension maximale d'isolement entre les pôles de puissance
-Nombre de contact de commande et type (ouverture ou fermeture)
-Réarmement manuel ou automatique
-Compensé ou nonn en température (fonctionne à +10° comme à 60°)
Courbes de déclenchement :détermine les temps de déclenchement du relais thermique
en fonction de la classe
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Le disjoncteur magnéto-thermique
Rôle :Le disjoncteur est un appareil de protection qui, suivant sa constitution, assure la
protection contre les surcharges et les courts-circuits. Nous verrons plus tard qu'il peut
aussi assurer la protection des personnes.
Symbole.
Caractéristiques d’un disjoncteur :Nous avons vu qu'un disjoncteur était constitué d'un
système de coupure et d'un de détection de défaut.
Choix du dispositif de coupure :
− nombre de pôles: nombre de conducteurs à couper
− Ib: courant d'emploi du circuit, c'est lui qui détermine le courant
assigné, encore appelé "calibre du disjoncteur"
− Icc: courant de court-circuit susceptible de se produire immédiatement
en aval du disjoncteur. On choisit toujours un disjoncteur ayant un
pouvoir de coupure supérieur à Icc
Choix du type de déclencheur :Le dispositif magnéto-thermique ou électronique
qui commande le déclenchement des pôles de coupure est choisi en fonction:
− Ib: courant maximal qui traverse le circuit en fonctionnement normal
− De la pointe d'intensité lors de la mise sous tension. En fonction de
cette surintensité, on définit le type de courbe(B,C,D...) du
déclencheur(cf. Mémotech page 475 et476).
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Courbe de déclenchement
:
La courbe de fonctionnement des disjoncteurs peut se décomposer en deux parties:
la partie supérieure A, la protection contre les surcharges est assurée par un
système thermique.
la partie inférieure B,la protection contre les courts-circuits est assurée par un
système magnétique.
A
B
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G- Principaux symboles.
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