Fusible

1
Nous devons refaire, suite à un incendie, toute l’installation électrique
relative au Cytogénérateur.
Nous avons à disposition le
descriptif des
récepteurs à alimenter :
Moteur agitateur (doc diapo 3)
Résistance chauffante (doc diapo 4)
Le neutre n’est pas distribué !
2
Le moteur de l’agitateur du cytogénérateur est un
moteur asynchrone à cage coupure moteur lancé
Leroy somer 1LA9 070 4KA10, dont les
caractéristiques sont les suivantes :
Puissance nominale
5 kW
Tensions au niveau du moteur
230 / 400V
Nombre de pôles
4
Vitesse nominale Nn
1385 tr/min
Rendement
70 %
Facteur de puissance
0.64
Tn
1.7 Nm
Tdem
3.2 Nm
Idemarrage = 7 x In
Temps démarrage à 1.5In
Inférieur à 8min
3
Le thermoplongeur est de marque Vulcanic, à visser à pas ISO M45 x 200,
de référence 2045-22. Voici ces caractéristiques:
Matière du tube
Cuivre décapé
Température de chauffe maximale
Puissance
3000 W
masse
4
Un interrupteur sectionneur général sur la porte d’armoire
Un disjoncteur-interrupteur compact en tête de l’installation
Pour l’agitateur :
Un sectionneur porte fusible
Un contacteur inverseur
Un relais thermique
Pour la résistance chauffante :
Un disjoncteur de tête
Un contacteur
5
Sectionneur
porte fusible
Interrupteur
sectionneur
6
1. 1Sectionneur porte fusible
Le sectionneur est un appareil mécanique de
connexion capable d’ouvrir et de fermer un circuit
lorsque le courant est nul ou pratiquement nul
(hors tension) afin d’isoler la partie de l’installation
en aval du sectionneur de celle en amont.
Le sectionneur n’a pas de pouvoir de coupure ou de
fermeture.
Pouvoir de coupure (PdC) : C’est le courant maximal qu’un appareil peut couper
en évitant la formation d’un arc électrique qui pourrait retarder
dangereusement la coupure du courant. Le sectionneur n’en a aucun, dés qu’il
y a coupure, il y a arc électrique
7
1.1 Sectionneur porte fusible
Le sectionneur peut être verrouillable par un
cadenas en position ouvert. C’est une sécurité
lorsque, sur un circuit, des personnes travaillent
en aval du sectionneur. Très utile dans les
consignations
Symbole
Pôles de puissance
Contact de
précoupure
Poignée de
manœuvre
Contact de détection
fusion fusible
36
38
8
1.1 Sectionneur porte fusible
Nous parlerons des fusibles dans le cadre de la fonction protection.
Critères de choix des sectionneurs porte fusibles :
-
Calibre des fusibles
Taille des fusibles
Classe de protection des fusibles
Tension d’emploi Ue
Nombre de pôles
9
1. 2 interrupteur sectionneur
Contrairement au sectionneur, l'interrupteursectionneur possède un PdC. Il est donc
capable d'interrompre mais aussi d'établir un
circuit en charge.
Pouvoir de coupure (PdC) : C’est le
courant maximal qu’un appareil peut
couper en évitant la formation d’un arc
électrique
qui
pourrait
retarder
dangereusement la coupure du courant.
10
1.2 Interrupteur sectionneur
N
Symbole
Ph
1
3
2
4
Q1
L1
L2
L3
1
3
5
13
2
4
6
14
Q1
puissance
unipolaire
commande
tripolaire
Critères de choix des interrupteurs sectionneurs:
Courant permanent maximal (A): Courant maximal que peut
supporter l’interrupteur sectionneur en régime permanent.
Tension nominale d'emploi (V): Tension à laquelle peutêtre soumis l’interrupteur sectionneur
Pouvoir de coupure (Pdc) : valeur du courant que peut
couper l'interrupteur-sectionneur.
Le nombre de pôles: C’est le nombre de contacts de
puissance; tripolaire: 3; bipolaire: 2; etc.
11
1.3. Choix du sectionneur porte fusible du moteur
Q1. Déterminer, à partir des caractéristiques du moteur, le courant nominal In
consommé par ce moteur en fonctionnement normal.
Pa = Pu/rend = 5000 / 0.7 = 7142W
I = P/rac3Ucosfi = 7142/rac3.400.0.64 = 16.3A
Q2. Nous mettons pour l’instant un fusible 10x38, définir la référence du
sectionneur fixé par vis étriers
LS1D32 p 154
12
1.4. Choix de l’interrupteur sectionneur de l’armoire
pour montage sur porte
Q1. Déterminer, à partir des caractéristiques de l’installation, le courant transitant
dans la résistance chauffante puis le courant total transitant dans le sectionneur.
I = 16A
I = P/rac3U = 3000/rac3.400 = 4.33A
Itot = 16+4.3 = 21.3
Q2. Définir la référence de l’interrupteur sectionneur noir fixation 4 vis
VBF 0 car Ith = 1,15xItot vario p 169
13
Disjoncteur
14
2. 1Disjoncteur magnétothermique
Un disjoncteur magnéto thermique est composé de
2 parties :
une partie thermique qui protège les biens
contre les faibles et les fortes surcharges,
une partie magnétique qui protège les biens
contre les courts circuits.
Les calibres normalisés sont les mêmes que pour les fusibles. On peut donc
aisément remplacer un porte fusible par un disjoncteur et inversement.
Symbole du disjoncteur magnéto thermique :
Protection thermique
Protection magnétique
15
2. 1Disjoncteur magnétothermique
Animation
16
2. 1Disjoncteur magnétothermique avec
différentiel
La plupart du temps, on retrouve en industriel des
blocs additifs différentiels qui réalise les mêmes
fonctions qu’un disjoncteur différentiel.
Ils viennent se clipser sur le disjoncteur
magnétothermique.
ATTENTION : ON PARLE SOUVENT
D’INTERRUPTEUR DIFFERENTIEL, EN FAIT :
DISJONCTEUR DIFFERENTIEL = INTERRUPTEUR DIFFERENTIEL +
DISJONCTEUR MAGNETO THERMIQUE
17
2. 1Disjoncteur magnétothermique avec
différentiel
Le contact direct
Il y a contact direct lorsqu’une personne vient toucher
un conducteur ou une pièce normalement sous tension.
Le contact indirect
C’est le contact d’une personne avec une masse mise accidentellement
sous tension. Cela peut provenir d’un défaut d’isolement de l’appareil.
Le dispositif différentiel est composé de 3 bobines placées sur un circuit magnétique
appelé tore :
La bobine de phase correspondant au courant entrant Ie
La bobine de neutre correspondant au courant sortant Is
La bobine de détection ou de déclenchement correspondant au courant de fuite.
18
2. 1Disjoncteur magnétothermique avec
différentiel
Lors d’un fonctionnement normal, le courant
circulant dans la phase est égal au courant
circulant dans le neutre. Les bobines de phase et
de neutre étant montées en sens contraire, le
flux engendré par les 2 bobines est nul dans le
tore et la bobine de déclenchement ne détecte
aucun flux.
Si un défaut de fuite apparaît comme dans
La figure ci contre, les 2 courants ne sont
plus égaux.
Il se crée alors un flux dans le tore qui est
détecté par la bobine de déclenchement.
Elle donne alors l’ordre d’ouvrir le circuit de
déclenchement. La valeur de déclenchement est appelé
sensibilité et est notée I∆N (se lit I delta N)
ANIMATION
19
2. 1Disjoncteur : courbe de déclenchement
La norme imposent au moins l’existence des courbes B, C et D qui détermine la façon
selon laquelle le disjoncteur va disjoncter suivant son utilisation. On choisira la courbe de
fonctionnement du disjoncteur en fonction du type de récepteurs (résistifs, inductifs) et
de la ligne à protéger :
Courbe B
Le disjoncteur a un déclenchement magnétique relativement bas (entre
3 et 5xIn) et permet d’éliminer les courts-circuits de très faible
valeur. Cette courbe est également utilisée pour les circuits ayant des
longueurs de câbles importantes, notamment en régime TN.
Courbe C
ce disjoncteur couvre une très grande majorité des besoins (récepteurs
inductifs) et s’utilise notamment dans les installations domestiques. Son
déclenchement magnétique se situe entre 5 et 10xIn.
Courbe D
cette courbe est utilisée pour la protection des circuits où il existe de
très fortes pointes de courant à la mise sous tension (ex: moteurs). Le
déclenchement magnétique de ce disjoncteur se situe entre 10 et
20xIn.
20
2. 1Disjoncteur : courbe de déclenchement
21
2.2. Choix du disjoncteur magnéto-thermique à dispositif différentiel
qui protège le moteur de l’agitateur.
Q1. Nous voulons un Pdc entre 35 et 100 kA. Déterminer le type de disjoncteur .
GV2 – P page 132
Q2. Déterminer la référence du disjoncteur.
GV2 P16 page 136
22
Fusible
23
2.3. Fusible
Les fusibles sont différenciés par leur classe de protection choisie suivant leur
utilisation :
Classe gG : fusibles d’usage général ; ils protègent contre les surcharges et les
courts-circuits. Ce sont ceux qui sont utilisés dans les installations domestiques ou
dans les circuits de distribution des installations.
Classe aM : fusibles d'accompagnement moteur ; ils sont prévus uniquement pour
la protection contre les courts-circuits surtout pour les moteurs à courant
alternatif.
Cartouches cylindriques
Cartouche à couteaux
24
2.3. Fusible : constitution
Couteau
Corps de la cartouche
Barrette fusible
Vis de fixation
du flasque
Couteau
L'élément fusible (ou de fusion) est placé dans une enveloppe de porcelaine le
tout étant rempli de silice.
Lorsque l’intensité qui traverse le fusible est supérieure au calibre de celui-ci à
cause d’une surcharge ou d’un court-circuit, l’élément fusible fond.
25
2.3. Fusible : percuteur
Tous les fusibles n'ont pas de percuteur,
c'est à choisir dans les caractéristiques du
fusible au moment de l'achat
26
2.3. Fusible : critères de choix
Courant nominal (In) : L’intensité nominale est l’intensité qui peut traverser indéfiniment
un fusible sans provoquer ni échauffement anormal, ni fusion. C’est le calibre du fusible.
Tension nominale (Un) : La tension nominale est la tension du réseau dans lequel le fusible peut
être utilisé (250, 400, 500 ou 600 V).
Courant de non fusion (Inf) : C’est la valeur du courant qui peut être supporté par l’élément
fusible, pendant un temps conventionnel, sans fondre.
Courant de fusion (If) : C’est la valeur du courant qui provoque la fusion du fusible avant la fin
du temps conventionnel.
Pouvoir de coupure (PdC) : C’est le courant maximal qu’un fusible peut couper en évitant la
formation d’un arc électrique qui pourrait retarder dangereusement la coupure du courant. Les
fusibles possèdent toujours des pouvoirs de coupure élevés (Pdc en kA).
Classe de protection : gG ou aM
Durée de coupure : La durée de coupure est le temps qui s’écoule entre le moment ou
commence à circuler un courant suffisant pour provoquer la fusion et la fin de la fusion. 27
2.3. Fusible : courbe de fusion
Cette courbe est
donnée par le
Fabricant. Elle donne
le temps de fusion
d’un fusible en
fonction du calibre
fusible et du courant
de défaut.
28
2.3. Fusible : règles de protection
Contre les surcharges (si classe gG)
IB ≤ In ≤ Iz / k3
In : le calibre du fusible (courant
assigné)
La représentation graphique des relations
précédentes est donnée par la figure
suivante.
IB le courant d’emploi du circuit
Iz le courant admissible de la
canalisation
k3 facteur de correction pour les
fusibles ayant pour valeurs :
k3 = 1,31 pour
k3 = 1,21 pour
k3 = 1,1 pour
In < 10A
10A < In <25A
In > 25A
Remarque : La valeur de k3 est
fonction du courant assigné du
fusible.
29
2.3. Fusible : règles de protection
Contre les court-circuits
Le pouvoir de coupure doit être au moins égal au courant de court-circuit au point où il
est placé.
PdC > Icc
Les cartouches industrielles ont un calibre inférieur pour la même taille mais leur
pouvoir de coupure est généralement de 100kA.
2.3. Fusible : fusibles ultrarapides
Il existe une catégorie de fusibles ultrarapides destinés
à la protection des appareils ou composants
électroniques, un fabricant les appellent "protistors".
Ces fusibles, comme leur nom l’indique, ont un temps de
fusion très rapide pour éviter en cas de défaut de
détériorer les composants électroniques.
30
2.4. Choix du fusible et du sectionneur associé pour la
protection du moteur de l’agitateur
Q1. Déterminer la classe de protection du fusible pour protéger le moteur.
Expliquer pourquoi.
aM car moteur Idémarrage donc seulement cc,
il faudra mettre un relais thermique.
Q2. Notre sectionneur est le LS1D32, déterminer la taille des fusibles associés
10x38
Q3. Déterminer la référence du fusible en fonction du courant consommé par le
moteur
DF2CA25 p 165
31
2.5. Choix du fusible pour protéger le transformateur
partie commande.
Q1. Déterminer la classe de protection du fusible. Expliquer pourquoi.
gG car pas un moteur donc pas de courant démarrage
Q2. Notre porte fusible contient des fusible 8.5 x 31.5. Déterminer la référence de
notre fusible sachant que le courant dans les conducteurs partie commande ne
dépassera pas 2A.
DF2BN0200
Q3. Déterminer le temps que va mettre le fusible à fusionner pour un défaut de
Id = 7A
0.8s
32
Relais
thermique
33
2.6. Relais thermique
C'est un organe de protection contre les surcharges.
Rappel : une surcharge est une élévation anormale du
courant consommé par des récepteurs électriques dans
des proportions raisonnables.
Symbole :
95
97
1
5
3
96
98
2
6
4
34
2.6. Relais thermique : réglage
Le relais thermique possède
une plage de réglage,
exemple: 15 à 18 A.
Il faudra régler le courant
qui correspond à l’utilisation
à l’aide de la mollette bleu.
35
2.6. Relais thermique : Principe de fonctionnement
Le relais thermique est constitué de bilame
métallique qui sont calibrer en fonction de la
plage de réglage du relais thermique.
Au passage du courant, les bilames se déforment
mais lorsqu’il y a aura une surcharge, les bilames
vont tellement se déformer qu’ils vont faire
déclencher le contact.
Il faut réarmer le relais (bouton rouge) pour
pourvoir réutiliser le relais une fois le défaut
réparer.
36
2.6. Relais thermique : Courbes de déclenchement
Cette courbe est
donnée par le
Fabricant. Elle donne
le temps de déclenchement
du relais en
fonction du courant de
réglage et du courant
de défaut
37
2.6. Relais thermique : Courbes de déclenchement
Selon les applications, la durée normale de démarrage des moteurs peut varier de
quelques secondes (démarrage à vide ) à quelques dizaines de secondes (machine
entraînée à grande inertie). Pour répondre à ce besoin la norme définit pour les relais
de protection thermique trois classes de déclenchement :
- Classe 10 : temps de démarrage inférieur à 10s (applications courantes).
- Classe 20 : temps de démarrage inférieur à 20s
- Classe 30 : temps de démarrage inférieur à 30s
38
2.7. Choix du relais thermique pour protéger le moteur
de l’agitateur
Q1. Déterminer la classe de déclenchement de ce relais thermique pour un
application courante. expliquer pourquoi.
classe 10
Q2. Nous resterons dans la gamme tesys d, déterminer la référence du relais
thermique avec un raccordement par vis étriers.
LRD22 p 179
39
Contacteur
40
3.1. Contacteur : Rôle et principe de fonctionnement
Le contacteur est un appareil capable
d’établir et de couper de très fortes
intensités.
Le contacteur électromagnétique est
un appareil mécanique de connexion
commandé par un électroaimant. Il
fonctionne en tout ou rien. Lorsque la
bobine de l’électroaimant est alimentée
(partie commande), le contacteur se
ferme, établissant, par l’intermédiaire de
pôles, le circuit entre le réseau
d’alimentation et le récepteur (partie
puissance).
41
3.1. Contacteur : Constitution et symbole
Le circuit
magnétique des
bobines alimenté
en courant
alternatif est
feuilleté et
comporte des
spires de Frager
pour éviter les
vibrations.
42
3.1. Contacteur : Critères de choix
Un contacteur va se choisir suivant :
Le courant nominal traversant les pôles
Le nombre de pôle (nombre de contact de puissance).
Le type de contact auxiliaire (nombre de contact
normalement fermé ou ouvert).
La valeur de la tension du circuit de commande (bobine
et contacts auxiliaires exemple : 48V)
Le type de tension du circuit commande (alternatif ou
continu).
Le mode de fonctionnement du contacteur défini par la
catégorie d’emploi
La durée de vie.
43
3.1. Contacteur : Catégorie d’emploi
Elle est normalisée et dépend de la nature du courant et du type de récepteur associé
au contacteur.
En courant alternatif :
CATEGORIE
FONCTIONS A REALISER
UTILISATION
AC1
Le contacteur établit In et coupe In
Résistance, distribution
AC3
Le contacteur établit Id (≈ 5 à 7 In) et
coupe In
Moteur asynchrone à cage
(coupure moteur lancé)
AC4
Le contacteur établit Id (≈ 5 à 7 In) et
peut couper Id
Moteur asynchrone à cage
(marche par à coups ou
freinage à contre-courant)
Le contacteur établit Id (≈ 2,5 In) et
peut couper Id
Moteur asynchrone à rotor
bobiné ( démarrage , marche
par à-coups ou freinage à
contre-courant)
AC2
44
3.1. Contacteur : Tension de la bobine
La référence d’un contacteur doit être compléter par les 2 lettres caractérisant
la tension de la bobine
extrait du catalogue Schneider électric :
45
3.1. Contacteur : Contacts auxiliaires
Contacts auxiliaires instantanées
Il est possible que suivant le dispositif de commande du
contacteur, le seul contact normalement ouvert auxiliaire
ne suffise pas.
C’est pour cela qu’il existe des blocs auxiliaires
instantanés additifs qui regroupent 2 ou 4 contacts en
général (2 normalement fermés et 2 normalement ouvert)
utilisables dans les circuits de commande.
Contacts auxiliaires temporisés
Il contient des contacts auxiliaires temporisés. Ils
ouvrent ou ils ferment un ou plusieurs contacts avec
un retard réglable.
46
3.2. Choix du contacteur pour commander le moteur de
l’agitateur
Q1. Déterminer la catégorie d’emploi de ce contacteur.
AC3 moteur asynchrone à cage coupure moteur
lancé.
Q2. Nous resterons dans la gamme tesys d, déterminer la référence du contacteur
avec un raccordement par vis étriers sachant que la bobine est alimentée en 24V~
LC1D18B7 car moteur Pabs = 7.1kW p 106
47
3.3. Choix du contacteur pour commander le chauffage
Q1. Déterminer la catégorie d’emploi de ce contacteur.
AC1 chauffage = résistance
Q2. Nous resterons dans la gamme tesys d, déterminer la référence du contacteur
avec un raccordement par vis étriers sachant que la bobine est alimentée en 24V~
4.33A donc LC1D09 ou LC1D12 B7
48