Techno Schemas

COURS DE TECHNOLOGIE ET SCHEMAS DUT 2

1 ENSEIGNANT : Hyacinthe KOSSI

SOMMAIRE

I- GENERALITES

II- CHOIX ET CLASSIFICATION DE LAPPAREILLAGE

III- CONTACT ELECTRIQUE

IV- PHENOMENES LIES AU COURANT ET A LA TENSION ELECTRIQUE

1. Les surintensits

a. La surcharge

b. Le court-circuit

2. Les surtensions

2.1. Types de surtensions dans les rseaux lectriques

3. Les efforts lectrodynamiques

4. Rigidit dilectrique

5. Isolant lectrique

6. Claquage lectrique

7. Ionisation des gaz

V- PHENOMENES DINTERRUPTION DU COURANT ELECTRIQUE

1. Dfinition de larc lectrique

2. Naissance dun arc lectrique la coupure dun circuit

3. Etude temporelle de la tension darc en courant alternatif

4. Coupure avec larc lectrique

5. Inconvnients dangers de larc lectrique

6. Processus de coupure avec larc lectrique

7. Les milieux de coupure

8. Diffrentes techniques de coupure de larc

VI- FONCTION DE LAPPAREILLAGE ELECTRIQUE

A. APPAREILLAGES DE CONNEXION ET DE SEPARATION

1. Contacts permanents

2. Bornes de connexion

3. Prises de courant (basse tension)

4. Les sectionneurs



B. APPAREILLAGES DINTERRUPTION

1. Les interrupteurs

2. Les interrupteurs-sectionneurs

3. Les contacteurs

C. APPAREILLAGES DE PROTECTION

1. Fusibles

2. Relais thermiques

3. Relais magntiques (lectromagntique)

4. Relais magntothermique

5. Discontacteurs

6. Le disjoncteur magntothermique

VII- ETABLISSEMENT DES SCHEMAS EN ELECTROTECHNIQUE



I- GENERALITES

Lappareillage lectrique est un lment qui permet dobtenir la protection et

lexploitation sre et ininterrompue dun rseau lectrique. La parfaite matrise de

lnergie lectrique exige de possder tous les moyens ncessaires la commande

et au contrle de la circulation du courant dans les circuits qui vont des centrales de

production jusquaux consommateurs. Cette dlicate mission incombe

fondamentalement lappareillage lectrique. Son rle est dassurer en priorit la

protection automatique de ces circuits contre tous les incidents susceptibles den

perturber le fonctionnement, mais aussi deffectuer sur commande les diffrentes

oprations qui permettent de modifier la configuration du rseau dans les conditions

normales de service. Lappareillage lectrique permet dadapter, chaque instant, la

structure du rseau aux besoins de ses utilisateurs, producteurs et consommateurs

dlectricit, et de prserver, totalement ou partiellement, cette fonction en cas

dincident. Cest assez dire limportance du rle de lappareillage lectrique pour la

manuvre et la protection du rseau. Il faut quil soit disponible tout moment et

puisse intervenir sans dfaillance, au point de faire oublier quil existe. Pour remplir

ses fonctions avec fiabilit et disponibilit, il doit possder de nombreuses aptitudes :

supporter des contraintes dilectriques dues des ondes de chocs (dues la

foudre ou la manuvre dappareils) ou des tensions frquence

industrielle

assurer le passage du courant permanent ou de court-circuit, sans

chauffement excessif et sans dgradation des contacts ;

tre capable de fonctionner dans des conditions atmosphriques dfavorables

: haute ou basse temprature, en altitude o la densit de lair est plus

faible, parfois sous forte pollution (pollution marine, vents de sables...) ;

supporter des sismes avec une acclration au sol gale 0,2g ou 0,5g ;

et surtout, pour les disjoncteurs, tre capable dinterrompre tous les courants

infrieurs son pouvoir de coupure (courants de charge et courants de court-

circuit).



On exige de lui une fiabilit presque parfaite, des oprations de maintenance lgres

et en nombre limit dans la mesure o ces interventions sont la fois coteuses et

gnantes pour lexploitation.

II. CHOIX ET CLASSIFICATIONS DE LAPPAREILLAGE

Choisir l'appareillage lectrique adapt au rcepteur demande une bonne

connaissance du comportement du rcepteur lors de l'utilisation normale et lors de

dysfonctionnement en prenant en considration la cadence de fonctionnement, le

risque de surcharge, la rsistance aux courts-circuits et la rsistance aux

surtensions. Les constituants (appareillages, sous ensembles) doivent tre

conformes aux normes correspondantes et convenir leur application particulire en

ce qui concerne la prsentation extrieure de lensemble (ouvert ou envelopp),

leurs caractristiques lectriques et mcaniques.

Certaines de ces caractristiques peuvent tre affectes par leur incorporation un

ensemble ; cest notamment le cas des fusibles, des contacteurs et des interrupteurs,

susceptibles de faire lobjet dun dclassement (diminution de leur courant assign),

compte tenu des conditions de voisinage avec dautres matriels et de la

temprature intrieure, en fonctionnement, de lensemble. Une coordination doit

galement tre assure entre les courants maximaux admissibles de certains

appareils et les caractristiques des dispositifs de protection placs en amont.

Lorsque les indices de protection IP ont t spcifis pour lenveloppe, les matriels

encastrs doivent avoir une tenue correspondante, moins de recevoir une

protection complmentaire ; il en est de mme des dispositifs de commande...

Lappareillage lectrique est class en plusieurs catgories selon :

a. Sa fonction

Pour adapter la source d'nergie au comportement du rcepteur, il est dfini cinq

grandes fonctions remplir par lappareillage lectrique :

le sectionnement : il est ncessaire d'isoler, en tout ou partie, les circuits, les

rcepteurs de leur source d'nergie afin de pouvoir intervenir sur les



installations en garantissant la scurit des intervenants (lectriciens

habilits).

l'interruption : alors que l'installation est en service, le rcepteur remplissant sa

fonction, il est parfois ncessaire d'interrompre son alimentation en pleine

charge, ceci pouvant faire office d'arrt d'urgence.

la protection contre les courts-circuits : les installations et les rcepteurs

peuvent tre le sige d'incidents lectriques ou mcaniques se traduisant par

une lvation rapide et importante du courant absorb. Un courant suprieur

de 10 13 fois le courant nominal est un courant de dfaut. Il est assimil

un courant de court-circuit. Afin d'viter la dtrioration des installations et des

appareillages, les perturbations sur le rseau d'alimentation et les risques

d'accidents humains, il est indispensable de dtecter ces courts-circuits et

d'interrompre rapidement le circuit concern.

la protection contre les surcharges : les surcharges mcaniques et les dfauts

des rseaux d'alimentation sont les causes les plus frquentes de la

surcharge supporte par les rcepteurs (moteurs). Ils provoquent une

augmentation importante du courant absorb, conduisant un chauffement

excessif du rcepteur, ce qui rduit fortement sa dure de vie et peut aller

jusqu' sa destruction.

la commutation : son rle est d'tablir et de couper le circuit d'alimentation du

rcepteur.

b. Sa tension

On distingue les domaines de tension suivants:

la basse tension BT qui concerne les tensions infrieures 1 kV ;

la moyenne tension MT (HTA) qui concerne les tensions entre 1 kV et 50 kV ;

la haute tension HT (HTB) qui concerne les tensions suprieures 50 kV.



c. Sa destination

Lappareillage lectrique est destin fonctionner dans les rseaux ou installations

principaux suivants:

installations domestiques BT (< 1 kV)

installations industrielles BT (< 1 kV)

installations industrielles HT (3,6 24 kV)

rseaux de distribution (< 52 kV) ;

rseaux de rpartition ou de transport ( 52 kV) ;

d. Son installation ;

On peut distinguer :

le matriel pour lintrieur, qui est destin tre install uniquement

lintrieur dun btiment, labri des intempries et de la pollution, avec une

temprature ambiante qui nest pas infrieure - 5 C (ventuellement - 15

C ou - 25 C)

le matriel pour lextrieur, qui est prvu pour tre install lextrieur des

btiments, et qui par suite doit tre capable de fonctionner dans des

conditions climatiques et atmosphriques contraignantes.

e. Le type de matriel

Deux types sont distingus :

le matriel ouvert, dont lisolation externe est faite dans lair;

le matriel sous enveloppe mtallique ou blind, muni dune enveloppe

mtallique, relie la terre, qui permet dviter tout contact accidentel avec

les pices sous tension.



f. La temprature de service

Lappareillage est prvu pour fonctionner avec les tempratures normales de service

suivantes:

la temprature maximale de lair ambiant nexcde pas 40 C et sa valeur

moyenne, mesure pendant une priode de 24 h, nexcde pas 35 C ;

la temprature minimale de lair ambiant nest pas infrieure - 25 C ou - 40

C.

g. Sa technique de coupure.

Lhistoire de lappareillage lectrique est riche dinventions diverses, de principes de

coupure performants, de technologies trs varies utilisant des milieux aussi

diffrents pour lisolement et la coupure que lair pression atmosphrique, lhuile,

lair comprim, lhexafluorure de soufre et le vide. Des points communs subsistent

pendant toute son volution :

lamorage dun arc entre deux contacts, comme principe de base pour la

coupure dun courant alternatif ;

linterruption du courant ;

La recherche permanente de la rduction des nergies de manuvre, afin de

raliser des appareils plus fiables et plus conomiques ;

la rduction des surtensions, gnres pendant leur fonctionnement, grce

linsertion de rsistances de fermeture ou par la synchronisation des

manuvres par rapport la tension. Il est intressant de noter que la

technique de coupure par auto-soufflage, qui vient de simposer pour les

disjoncteurs SF6 haute tension, avait dj t envisage ds les annes

1960. Cest grce aux progrs importants raliss dans le domaine de la

modlisation darc et de la simulation des coulements gazeux que lnergie

darc a pu tre domestique et utilise efficacement pour dfinir des chambres

de coupure hautes performances. Historiquement, on peut rsumer les

milieux suivants qui ont t choisis pour la coupure :



air ;

huile ;

air comprim ;

SF 6 ;

vide. ;

III. CONTACT ELECTRIQUE

1. Dfinition

Un contact lectrique est un systme permettant le passage d'un courant lectrique

travers deux lments de circuit mcaniquement dissociables. C'est un des lments

principaux des composants lectromcaniques : contacteur, relais, interrupteur,

disjoncteur. Il est aussi la cl de tous les systmes de connectique.

2. Caractristiques et catgories

Le contact lectrique est caractris par sa rsistance de contact, sa rsistance

l'rosion, sa rsistance l'oxydation. Afin d'optimiser ses caractristiques, les

surfaces destines assurer la fonction de contact sont recouvertes par plaquage,

ou comportent une partie massive ajoute, d'un matriau particulier tel que lOr, le

platine (Palladium) et le Tungstne. Le contact lectrique a deux tats par dfaut:

NO : Normalement Ouvert (Open) et NF : Normalement Ferm (NC : Close).

Les contacts sont aussi diviss en 2 catgories :

Les contacts secs ou contacts hors tension,

Les contacts mouills ; leurs dfinitions n'expriment pas un degr d'humidit

mais l'origine du basculement d'tat (relais contact mouill au mercure). Les

contacts contiennent des matriaux plus ou moins oxydables selon le choix de

fabrication. La classe de protection des personnes choisie lors de la

conception oblige garantir le maintien de ce niveau de scurit tout au long

de la vie du contact. La conception et fabrication doivent donc tre penses

pour viter au maximum l'entretien prventif et conserver les caractristiques



de basculement et de conductivit. La technique la plus simple pour lentretien

hors tension des contacts lectriques est le brossage des surfaces de contact

grce une brosse mtallique ou du papier abrasif jusqu' disparition des

oxydes.

IV. PHENOMENES LIES AU COURANT ET A LA TENSION ELECTRIQUES

Linstallation lectrique permet de fournir l'nergie lectrique ncessaire au bon

fonctionnement des rcepteurs. Ceux-ci consomment une puissance lectrique dont

l'expression est fonction de l'intensit du courant qui traverse le rcepteur et de la

tension ses bornes. Ces deux grandeurs lectriques ont une influence directe sur

la conception des appareillages ;

Le courant lectrique va conditionner la notion de pouvoir de coupure et de

fermeture. En effet, la problmatique essentielle de l'appareillage

lectromcanique est la coupure de l'arc lectrique qui se forme

systmatiquement l'ouverture d'un circuit lectrique.

La tension d'alimentation va dfinir les distances d'isolement entre les bornes

et les contacts. Dans ce qui suit nous allons voir les phnomnes lis au

courant et la tension lectriques.

1. Les surintensits

Dans un circuit lectrique, la surintensit est atteinte lorsque l'intensit du courant

dpasse une limite juge suprieure la normale. Les causes et les valeurs des

surintensits sont multiples. On distingue habituellement dans les surintensits, les

surcharges et les courts-circuits.

a. La surcharge

Le courant de surcharge est en gnral une faible surintensit se produisant dans un

circuit lectrique sain. Lexemple type en est le circuit alimentant des prises de

courant sur lesquelles on a raccord un trop grand nombre dappareil.



Caractristiques

Le terme surcharge est utilis pour un courant excessif circulant dans un circuit en

bon tat lectriquement. Les surcharges sont en gnral infrieures 10 fois le

courant nominal du circuit. Les surcharges de courant ne sont pas beaucoup plus

leves que le courant maximum permanent dune installation, mais si elles se

maintiennent trop longtemps elles peuvent faire des dgts. Les dgts, plus

particulirement aux matires isolantes en contact avec les conducteurs de courant,

sont la consquence de leffet thermique du courant. La dure de cet effet thermique

est relativement longue (de quelques secondes quelques heures), et la surcharge

peut donc tre caractrise par la valeur efficace du courant. La protection contre

une surcharge est ralise par un dispositif de protection capable de diminuer la

dure de la surcharge.

b. Le court-circuit

Le courant de court-circuit est en gnral une forte intensit produite par un dfaut

de rsistance ngligeable entre des points prsentant une diffrence de potentiel en

service normal.

Caractristiques

Le court-circuit est souvent d une dfaillance lectrique importante comme la

rupture dun isolant, la chute dun objet mtallique sur des barres ou la dfaillance

dun semi-conducteur. Il en rsulte un courant de dfaut dont la valeur efficace est

trs leve (typiquement suprieure 10 fois la valeur du courant nominal de



linstallation). Leffet thermique est tellement rapide que les dgts dans linstallation

se produisent en quelques millisecondes. Cet effet thermique extrmement rapide ne

peut pas tre caractris par la valeur efficace du courant prsum de dfaut comme

cest le cas dans les surcharges, car il dpend de la forme de londe de courant.

Dans ce cas la protection doit limiter lnergie associe au dfaut ; cette nergie est

lie la grandeur suivante It. Cette grandeur est une mesure de lnergie thermique

fournie chaque ohm du circuit par le courant de court-circuit pendant le temps t.

Cependant la protection contre les court-circuits impose souvent une condition

supplmentaire qui est la limitation de la valeur crte du courant autoris dans

linstallation. En effet les forces lectromagntiques sont proportionnelles au carr de

la valeur instantane du courant et peuvent produire des dgts mcaniques aux

quipements si les courants de court-circuit ne sont pas limits trs rapidement.

Les contacts de sectionneurs, contacteurs et mme de disjoncteurs peuvent se

souder si la valeur crte du courant passant dans le circuit de dfaut nest pas limite

une valeur suffisamment basse. Si la fusion de certains conducteurs et de

certaines parties de composants se produit, un arc entre les particules fondues peut

samorcer, dclencher des incendies et crer des situations dangereuses pour le

personnel. Une installation lectrique peut mme tre compltement dtruite. Les

fusibles ultra-rapides pour la protection des semi-conducteurs fournissent une

excellente protection en cas de court-circuit.



3. Les surtensions

Ce sont des perturbations qui se superposent la tension nominale dun circuit. Elles

peuvent apparatre :

entre phases ou entre circuits diffrents, et sont dites de mode diffrentiel,

entre les conducteurs actifs et la masse ou la terre. Une surtension est une

impulsion ou une onde de tension qui se superpose la tension nominale du

rseau (voir fig.1)

Elle dsigne le fait pour un lment particulier d'un diple lectrique d'avoir ses

bornes une tension suprieure celle aux bornes du diple complet. C'est le cas par

exemple de la tension aux bornes d'un condensateur dans un diple RLC srie en

rsonances. D'autre part, un rseau lectrique possde en gnrale une tension

normale : on parle aussi de tension nominale. En basse tension, cette tension

nominale peut tre par exemple de 230V entre phase et neutre. En moyenne

tension, celle-ci est normalise 20kV (entre phase) et 11.5kV (entre phase et terre).

Le rseau peut se trouver accidentellement port une tension suprieure de sa

tension nominale : on parle alors de surtension. Les surtensions sont une des causes



possibles de dfaillances d'quipements lectriques ou lectroniques, bien que ceux-

ci soient de mieux en mieux protgs contre ce type d'incident.

Une surtension perturbe les quipements et produit un rayonnement

lectromagntique. En plus, la dure de la surtension (T) cause un pic nergtique

dans les circuits lectriques qui est susceptible de dtruire des quipements. Elle est

caractrise (voir fig.2) par:

le temps de monte tf (en s),

la pente S (en kV/s).

2.1. Types de surtension dans les rseaux lectriques

Quatre types de surtension peuvent perturber les installations lectriques et les

rcepteurs:

a. Surtensions de manuvre :

Surtensions haute frquence ou oscillatoire amortie causes par une modification

du rgime tabli dans un rseau lectrique (lors dune manuvre dappareillage)



elles sont d'une dure de quelques dizaines microsecondes quelques

millisecondes. La manuvre d'un sectionneur dans un poste lectrique isolation

gazeuse engendre en particulier des surtensions fronts trs raides.

b. Surtensions frquence industrielle :

Surtensions la mme frquence que le rseau (50, 60 ou 400 Hz) causes par un

changement dtat permanent du rseau (suite un dfaut : dfaut disolement,

rupture conducteur neutre,..). Parmi ces surtensions, on peut citer : surtension

provoque par un dfaut disolement, surtension sur une longue ligne vide (effet

Ferranti), et surtension par ferrorsonance

c. Surtensions causes par des dcharges lectrostatiques.

Surtensions trs haute frquence trs courtes (quelques nanosecondes) causes

par la dcharge de charges lectriques accumules (Par exemple, une personne

marchant sur une moquette avec des semelles isolantes se charge lectriquement

une tension de plusieurs kilovolts).

d. Surtensions dorigine atmosphrique.

Lorage est un phnomne naturel connu de tous, spectaculaire et dangereux. Mille

orages clatent en moyenne chaque jour dans le monde. Les surtensions dorigine

atmosphrique sont causes par le coup de foudre direct ou indirect sur les lignes

lectriques.

3. Les efforts lectrodynamiques

Nous savons que la circulation de courants dans des conducteurs parallles induit

dans ces conducteurs des forces lectromagntiques proportionnelles au produit des

courants circulant dans les deux conducteurs. En cas de court-circuit dans une

configuration de ligne ou de poste en conducteurs souples, on mesure alors des

surtensions mcaniques (traction et flexion) appeles efforts lectrodynamiques au



niveau des supports et des isolateurs dancrage. On observe galement des

mouvements de conducteurs trs importants. Ces efforts pouvant tre considrables,

il est indispensable de les prendre en compte ds la conception dun nouvel ouvrage.

4. Rigidit dilectrique

La rigidit dilectrique dun milieu isolant reprsente la valeur maximum du champ

lectrique que le milieu peut supporter avant le dclenchement dun arc lectrique

(donc dun court-circuit). On utilise aussi l'expression champ disruptif qui est

synonyme mais plus frquemment utilise pour qualifier la tenue d'une installation,

alors que le terme rigidit dilectrique est plus utilis pour qualifier un matriau. Pour

un condensateur quand cette valeur est dpasse, llment est dtruit. La valeur

maximale de la tension lectrique applique aux bornes, est appele tension de

claquage du condensateur. Dans le cas d'un disjoncteur haute tension, c'est la

valeur maximum du champ qui peut tre supporte aprs l'extinction de l'arc

(l'interruption du courant). Si la rigidit dilectrique est infrieure au champ impos

par le rtablissement de la tension, un ramorage de l'arc se produit d'o l'chec de

la tentative d'interruption du courant.

5. Isolant lectrique

En lectricit comme en lectronique, un isolant, ou isolant lectrique aussi appel

matriau dilectrique, est une partie d'un composant ou un organe ayant pour

fonction d'interdire le passage de tout courant lectrique entre deux parties

conductrices. Un isolant possde peu de charges libres, elles y sont piges,

contrairement un matriau conducteur o les charges sont nombreuses et libres de

se dplacer sous l'action d'un champ lectromagntique.

La facult d'un matriau tre isolant peut aussi tre explique par la notion de

bandes d'nergie. L'isolation lectrique est rattache une grandeur physique

mesurable, la rsistance, qui s'exprime en ohms (symbole : ).



6. Claquage lectrique

Le claquage est un phnomne qui se produit dans un isolant quand le champ

lectrique est plus important que ce que peut supporter cet isolant. Il se forme alors

un arc lectrique. Dans un condensateur, lorsque la tension atteint une valeur

suffisante pour qu'un courant s'tablisse au travers de l'isolant (ou dilectrique), cette

tension critique est appele tension de claquage. Elle est lie la gomtrie de la

pice et une proprit des matriaux appele rigidit dilectrique qui est

gnralement exprime en (kV/mm). La dcharge lectrique travers l'isolant est en

gnral destructrice. Cette destruction peut-tre irrmdiable, mais ceci dpend de la

nature et de l'paisseur de l'isolant entrant dans la constitution du composant :

certains isolants sont ainsi dits auto-rgnrateurs, comme l'air ou l'hexafluorure de

soufre.

7. Ionisation des gaz

L'ionisation est l'action qui consiste enlever ou ajouter des charges un atome ou

une molcule. L'atome - ou la molcule - perdant ou gagnant des charges n'est plus

neutre lectriquement. Il est alors appel ion. Un plasma est une phase de la matire

constitue de particules charges, d'ions et d'lectrons. La transformation d'un gaz

en plasma (gaz ionis) ne s'effectue pas temprature constante pour une pression

donne, avec une chaleur latente de changement d'tat, comme pour les autres

tats, mais il s'agit d'une transformation progressive. Lorsqu'un gaz est suffisamment

chauff, les lectrons des couches extrieures peuvent tre arrachs lors des

collisions entre particules, ce qui forme le plasma. Globalement neutre, la prsence

de particules charges donne naissance des comportements inexistants dans les

fluides, en prsence d'un champ lectromagntique par exemple.

V. PHENOMENES DINTERRUPTION DU COURANT ELECTRIQUE

a. Dfinition de larc lectrique

L'arc lectrique correspond une dcharge lumineuse qui accompagne le passage

de l'lectricit entre deux conducteurs prsentant une diffrence de potentiel



convenable. Ce phnomne fut dcouvert en 1813 par le physicien et chimiste

anglais Davy qui en tudia les effets travers diffrents gaz.

b. Naissance d'un arc lectrique la coupure d'un circuit

A la coupure d'un circuit d'impdance Zc, nat gnralement un arc lectrique entre

les contacts de l'organe de manuvre (interrupteur, disjoncteur). Ce fait marquant,

qui intervient principalement sur forte surcharge (ou court-circuit) lorsque la

sparation des ples est dpendante des lments de contrle de la surintensit, se

produit galement sur ouverture non spontane et - un degr moindre- sur

fermeture.



d. Coupure avec larc lectrique

La technique de coupure au passage zro du courant saccompagne de

surtensions au moment de linterruption qui surviennent cause de leffet capacitif

des circuits lectriques. La coupure du courant au passage par zro est pratiquement

irralisable cause des temps de rponse des systmes de mesure et de

commande, sachant quau moment du dfaut le courant volue trs rapidement et la

raction au moment du passage zro est une opration trs dlicate. Cest ce qui

explique lexistence de larc lectrique.

e. Inconvnients, dangers de l'arc lectrique

pas de rupture instantane du circuit

dgradation des contacts par micro-fusion (matire "arrache) et risques de

soudure

contraintes thermiques leves (temprature d'arc de quelques milliers

plusieurs dizaines de milliers de degrs) avec risques de brlure, d'incendie

pour le matriel

onde parasite, rayonnement U-V

f. Processus de coupure avec larc lectrique

La coupure par larc lectrique se fait en trois phases:

La priode dattente :

Cest la priode entre louverture des contacts et le zro du courant o larc

lectrique est constitu dune colonne de plasma compose dions et dlectrons.

Cette colonne est conductrice sous leffet dune temprature leve due lnergie

dissipe par larc. La tension entre les deux contacts sappelle la tension darc et

cest une composante trs importante dans le choix du milieu de coupure, car elle

dfinit la valeur de lnergie dissipe.



La priode dextinction :

Au moment de passage par zro du courant, larc est teint, le canal des molcules

ionises est cass, le milieu redevient isolant et le courant est interrompu. La

rsistance de larc doit augmenter au voisinage du zro du courant, et dpend de la

constante dionisation du milieu. Aussi, la puissance de refroidissement de lappareil

doit tre suprieure lnergie de larc dissipe par effet joule.

La priode Post-Arc :

Pour que la coupure soit russie, il faut que la vitesse de rgnration dilectrique

soit plus rapide que lvolution de la tension transitoire de rtablissement TTR, sinon

on assiste un phnomne de r-allumage ou ramorage de larc. La vitesse de

croissance de la TTR a un rle fondamental sur la capacit de coupure des

appareils. La norme impose pour chaque tension nominale, une valeur enveloppe qui

correspond aux besoins normalement rencontrs. Le pouvoir de coupure dun

disjoncteur correspond la valeur la plus leve du courant quil peut couper sa

tension assigne et sa TTR assigne. Un disjoncteur devrait tre capable de

couper tout courant infrieur son PDC pour toute TTR dont la valeur est infrieure

la TTR assigne. Pour une tension assigne de 24 kV, la valeur maximale de TTR

est de lordre de 41kV et peut accrotre avec une vitesse de 0.5 kV/ms.

g. Les milieux de coupure

Depuis des annes, les constructeurs ont cherch, dvelopp, expriment et mis en

uvre des appareils de coupure base de milieux aussi varis que : lair, lhuile, le

SF6. Avoir une conductivit thermique importante pour pouvoir vacuer lnergie

thermique engendre par larc lectrique ; et enfin le vide. Pour une coupure russie,

le milieu doit avoir les caractristiques suivantes : Avoir une vitesse de dsionisation

importante pour viter des ramorages du milieu ; Avoir une rsistivit lectrique

faible lorsque la temprature est leve pour minimiser lnergie dissipe pour larc ;

Avoir une rsistivit lectrique grande lorsque la temprature est faible pour

minimiser le dlai de rtablissement de la tension ;



Lespace inter-contacts doit offrir une tenue dilectique suffisante. La tenue

dilectrique du milieu dpend de la distance entre les lectrodes et de la pression du

milieu. Pour l'air, la courbe de Paschen donne l'volution de la rigidit dilectrique en

fonction de la pression du milieu. Les courbes suivantes donnent l'volution de la

rigidit dilectrique en fonction de la distance inter contacts.



Plusieurs milieux de coupure ont t dvelopps ce jour :

La coupure dans lair (jusqu 24 kV), mais aujourdhui limite des

utilisations en basse tension;

La coupure dans lhuile (jusqu 200 kV) ;

La coupure dans le SF6 (jusqu quelques centaines de kV) ;

La coupure dans le vide (jusqu 36 kV)

h. Diffrentes techniques de coupure de larc

La coupure dans lair

Pour des tensions suprieures 24 kV, lair comprim est utilis pour amliorer la

tenue dilectrique, la vitesse de refroidissement et la constante de temps de

dsionisation. Larc est refroidi par des systmes de soufflage haute pression. La

coupure nest pas trs utilise en moyenne tension pour des raisons

dencombrement et de cot. Toutefois la coupure dans lair reste la solution la plus

utilise en basse tension grce sa simplicit et son endurance. Lair pression

atmosphrique prsente une rigidit dilectrique faible et une constante de

dsionisation leve (10ms). La technique utilise consiste garder larc lectrique

court pour limiter lnergie thermique dissipe, et lallonger par le biais de plaque une

fois le courant passe par zro.

La coupure dans lhuile

Cette technique de coupure consiste immerger les contacts dans lhuile. Au

moment de la coupure, lhuile se dcompose et dgage de lhydrogne et du

mthane principalement. Ces gaz forment une bulle qui est soumise une grande

pression pendant la coupure. Au passage du courant par zro, larc steint du fait de

la prsence de lhydrogne. Les disjoncteurs coupure dans lhuile ont cd la place

dautres types de technologie tels que le SF6 et le vide pour les inconvnients

suivants :



Niveau de scurit et de maintenance lev pour contrler la dgradation des

proprits dilectriques de lhuile et lusure des contacts ;

La dcomposition de lhuile chaque coupure est un phnomne irrversible ;

Risque dexplosion et dinflammation.

La coupure dans le SF6

Depuis plusieurs annes, les constructeurs de disjoncteurs se sont orients vers le

SF6 (hexafluorure de soufre) comme milieu de coupure, vu ses qualits chimiques et

dilectriques. Sous leffet de la temprature, la molcule SF6 se dcompose, mais

ds que le courant retrouve des valeurs faibles, la molcule se compose nouveau.

Le SF6 prsente une conductivit thermique quivalente celle de lair, une rigidit

dilectrique leve, et une constante de dsionisation faible.

Larc lectrique est compos dun plasma de SF6 dissoci, de forme cylindrique. Ce

plasma comporte un noyau temprature trs leve, entour dune gaine de gaz

plus froid. La totalit du courant est transporte par le noyau. La gaine extrieure

reste isolante.

La coupure dans le vide

Daprs la courbe de Paschen (Fig.3), le vide prsente des performances trs

intressantes: partir dune pression de 10-5 bars, la rigidit dilectrique est de 200

kV pour une distance entre lectrodes de seulement 12 mm. En labsence de milieu

de coupure, larc lectrique, dans la coupure sous vide, est compos de vapeurs

mtalliques et dlectrons provenant des matriaux composant les contacts. Cet arc

peut tre diffus ou concentr. Les constructeurs de disjoncteurs avec ampoule sous

vide ont port leur recherche au niveau des matriaux des contacts, leur forme et les

mcanismes de coupure. La coupure dans le vide est trs employe aujourdhui en

moyenne tension, trs peu utilise en basse tension pour des raisons de cot, et

reste dans le domaine prospectif pour la haute tension (> 50 kV). Grce sa grande

endurance lectrique avec des TTR front de monte trs raides, la coupure sous



vide est aujourdhui largement utilise en MT pour lalimentation des moteurs, cble,

lignes ariennes, transformateurs, condensateurs, fours arc...

VI. FONCTIONS DE LAPPAREILLAGE ELECTRIQUE

Sous la dnomination appareillage, nous rangeons lensemble des matriels

permettant dtablir ou dinterrompre et de distribuer lnergie lectrique, et dassurer

les fonctions de connexion, de commande et de protection.

A. APPAREILLAGES DE CONNEXION ET DE SEPARATION

Les appareillages de connexion sont conus pour excuter la fonction de sparation

qui correspond la mise hors tension de tout ou une partie dune installation et

garantir sa sparation de toute source dnergie lectrique. En basse tension, ils sont

des dispositifs tablis gnralement une fois pour toutes et ne pouvant tre modifis

sans intervention sur leurs lments, le plus souvent laide doutils. Il sagit de :

jeux de barres bto-barres et drivations (souds, boulonns, assurs par

serre-barres) ;

bornes de diffrents modles (bornes vis, sans vis, cages, plage, tige,

trier, plots, en barrettes) ;

cosses et raccords (souds, sertis, griffes, brides) ;

cosses, clips et languettes, pour connexions rapides ;

raccords et connexions percement disolant, utiliss dans des applications

particulires (tlphonie, lignes ariennes et conducteurs isols en

faisceaux) ;

botes en plastique ou en fonte remplies de paraffine pour les connexions

immerges. Ces connexions sont effectues soit sur les bornes des

appareillages, soit sur des bornes places dans les enveloppes des

appareillages (coffrets, tableaux), soit encore dans des botes affectes



ce seul usage (botes de connexion), de faon rester accessibles pour

vrifications ou interventions.

1. Contacts permanents

Les contacts permanents sont destins relier lectriquement de faon permanente

de parties dun circuit lectrique. On peut les classer en deux grandes catgories : La

premire est celle des contacts non dmontables (embrochs, soudetc.).La

seconde est celle des contacts dmontables (boulonns ou par coincementetc.).

2. Bornes de connexion

Sont des dispositifs excuts aux niveaux des appareils lectriques (machines

lectriques, transformateurs, appareils de mesure) pour raliser des contacts

permanents simples et dmontables.

3. Prises de courant (basse tension)

Organes de connexion dans lesquelles les appareils lectriques sont relis aux

sources dnergie dune faon simple.

4. Les sectionneurs

a. Rle

Le sectionneur est un appareil mcanique de connexion capable douvrir et de

fermer un circuit lorsque le courant est nul ou pratiquement nul, afin disoler la partie

de linstallation en aval du sectionneur.



b. Principe de fonctionnement

Mettre hors tension une installation lectrique ou une partie de cette installation en

toute scurit lectrique. (Pas de pouvoir de coupure, quand le sectionneur est

manuvr, le courant doit tre nul. Cela permet, par exemple, de condamner un

circuit lectrique (avec cadenas le cas chant) afin de travailler en toute scurit.

c. Caractristiques principales :

Intensit maximum supporte par les ples de puissance

Tension maximum d'isolement entre les ples de puissance

nombre de ples de puissance (tripolaire ou ttra-polaire)

nombre de contact de pr-coupure

Peut tre avec ou sans manette

Peut tre avec ou sans systme de dtection de fusion de fusible

Sinstalle majoritairement en tte dune installation lectrique ; Permet

disoler un circuit lectrique du rseau dalimentation;

Est un organe de scurit lors dune intervention de maintenance: cadenass

en position ouverte par un agent de maintenance, il interdit la remise en route

du systme

Peut tre manipul depuis lextrieur de larmoire lectrique grce une

poigne.



Contrairement linterrupteur sectionneur, le sectionneur porte fusible na pas de

pouvoir de coupure : il ne permet pas de couper un circuit lectrique en charge

(moteur lectrique en rotation, rsistances de chauffage alimentes,) ; A la

diffrence du sectionneur porte-fusibles, linterrupteur sectionneur na pas de fusible

associ, il faudra donc rajouter dans le circuit un systme de protection contre les

courts-circuits.

d. Diffrentes organes

Les contacts principaux (1-2), (3-4) et (5-6) :

Permettent dassurer le sectionnement de linstallation.

Les contacts auxiliaires (13-14), (23-24) :

Permettent de couper le circuit de commande des contacteurs avant louverture des

contacts principaux. Louverture du circuit de commande de lquipement entranant

louverture de son circuit de puissance, celui-ci nest donc jamais ouvert en charge.

Inversement, la mise sous tension, le contact auxiliaire est ferm aprs la

fermeture des contacts principaux.

La poigne de commande :

Elle peut tre verrouille en position ouverte par un cadenas (scurit).

Les fusibles :

Assurant la protection contre les surcharges et les courts-circuits dans linstallation

ou lquipement lectrique.

e. Choix de composant :

Le choix dun sectionneur porte-fusibles dpend de la taille des fusibles qui lui sont

associs, donc par consquent, de la puissance absorbe par la partie puissance du

circuit. Le choix de linterrupteur sectionneur dpendra de la puissance absorbe par

lensemble de linstallation.



f. Symbole : Q

Plusieurs types de configurations peuvent tre utilises en fonction du besoin du

systme. Voici quelques exemples :

g. Diffrents types de sectionneurs

Sectionneur porte-fusibles tripolaire avec contact(s) de pr-coupure avec

poigne extrieure :

A utiliser dans un circuit triphas (sans neutre) ; Les contacts de pr-coupure

permettent disoler la partie commande du circuit.

Sectionneur porte-fusibles tripolaire avec contact de neutre et de pr-coupure

avec poign extrieure :

A utiliser dans un circuit triphas avec neutre; le neutre du sectionneur ne doit pas

contenir de fusible, mais une barrette de neutre prvue cet effet.



Le sectionneur ouvert, il n'y a plus de tension nulle part dans l'installation qui en

dpend, sauf sur les bornes 1, 3, 5

Sectionneurs BT domestique

La fonction sectionneur est obligatoire au dpart de chaque circuit est ralise par

des sectionneurs fusibles incorpors.

Sectionneurs BT industriels

Ces appareils assurent la fonction de sectionnement au dpart des quipements. En

gnral des derniers comportent des fusibles et des contacts auxiliaires.

Sectionneurs MT et HT

Sont trs employs dans les rseaux de moyenne et haute tension pour garantir

lisolement des lignes et des installations avec coupure visible.

B. APPAREILLAGES DINTERRUPTION

1. Les interrupteurs

a. Rle



Appareil mcanique de connexion capable dtablir, de supporter et dinterrompre

des courants dans des conditions normales du circuit.

b. Symbole

2. Les interrupteurs-sectionneurs

a. Rle

Les interrupteurs-sectionneurs satisfont les applications dinterrupteurs par la

fermeture et la coupure en charge de circuits rsistifs ou mixtes, rsistifs et inductifs,

ceci pour des manuvres frquentes.



c. Caractristiques principales

Uni/Bi/Tri/Ttrapolaire; Jusqu 1250A sous 1000V (en BT) ; Coupure pleinement

apparente ;

c. Exemples dapplication

Manuvres ; Arrt durgence.

3. Les contacteurs

a. Rle

Appareil lectromagntique de connexion ayant une seule position de repos,

command lectriquement et capable dtablir, de supporter et dinterrompre des

courants dans des conditions normales du circuit. Cest essentiellement un appareil

de commande et de contrle capable deffectuer un grand nombre de manuvres

sous des courants de charges normaux.

b. Symbole



c. Construction gnrale

Ils peuvent tre unipolaires, bipolaires, tripolaires ou encore ttrapolaires, en

dautres termes ils possdent un, deux, trois ou quatre contacts de puissance. Sur

les contacteurs de puissance leve les bobines sont souvent interchangeables,

permettant de commander le contacteur avec diffrentes tensions (24V, 48V, 110V,

230V, 400V). Les contacteurs tripolaires comportent la plupart du temps un contact

auxiliaire, tandis que les contacteurs ttrapolaires n'en ont en gnral pas (la place

du contact auxiliaire tant occupe par le quatrime contact de puissance 7-8 non

reprsent sur le schma ci-dessous). La diffrence entre contact de puissance et

contact auxiliaire rside dans le fait que le contact de puissance est prvu pour

rsister lors de l'apparition d'un arc lectrique, lorsqu'il ouvre ou ferme le circuit; de

ce fait, c'est ce contact qui possde un pouvoir de coupure. Le contact auxiliaire n'est

dot que d'un trs faible pouvoir de coupure; il est assimil la partie

commande du circuit dont les courants restent faibles face la partie puissance.



c.1. Les contacts principaux

Sont les lments de contacts qui permettent dtablir et dinterrompre le courant

dans le circuit de puissance.

c.2. Organe de manuvre (lectro-aimant)

Il est compos dun bobinage en cuivre et dun circuit magntique feuillet compos

dune partie fixe et dune autre mobile. Lorsque llectro-aimant est aliment, la

bobine parcourue par le courant alternatif cre un champ magntique canalis par le

circuit magntique provoquant le rapprochement de la partie mobile et ainsi la

fermeture des contacts.

c.3. Bagues de dphasage (spires de Frager) sont des lments dun circuit

magntique fonctionnant en alternatif. Le rle de la spire conductrice (en court-

circuit) en alliage cuivreux est de crer un flux magntique secondaire partir dun



flux principal cr par un bobinage inducteur parcouru par un courant alternatif

sinusodal. La spire embrasse un flux principal variant en permanence. Elle est le

sige dune force lectromotrice induite (fem), donc une tension interne la spire. La

spire tant en court-circuit, elle est parcourue par un courant induit. Ce courant induit

cr alors lui-mme un flux secondaire au niveau de la spire. De par les lois de

llectromagntisme, ce flux secondaire est dphas par rapport au flux principal, ce

qui signifie que les deux flux alternatifs ne passent pas par zro au mme moment.

Ainsi, dans le circuit magntique les deux flux se composent en un flux rsultant

ayant dautres proprits que le flux principal (vitent les

vibrations dues lalimentation en courant alternatif de la bobine du contacteur).

d. Accessoires

Contacts auxiliaires instantans

Les contacts auxiliaires sont destins assurer lauto alimentation, les verrouillages

des contactsetc. Il existe deux types de contacts, les contacts fermeture et les

contacts ouverture.

Contacts temporiss

Le contact temporis permet dtablir ou douvrir un contact aprs certains temps

prrgl de faon permettre notre quipement de fonctionner convenablement.



Dispositif de condamnation mcanique

Cet appareillage interdit lenclenchement simultan de deux contacteurs juxtaposs.

e. Critres et choix dun contacteur

Le choix d'un contacteur est fonction de la nature et de la valeur de la tension du

rseau, de la puissance installe, des caractristiques de la charge, des exigences

du service dsir.

Catgorie demploi

Les catgories demploi normalises fixent les valeurs de courant que le contacteur

doit tablir et couper. Elles dpendent :

De la nature du rcepteur.

Des conditions dans lesquelles seffectuent fermetures et ouvertures.

Courant demploi Ie : Il est dfini suivant la tension assigne demploi, la

frquence et le service assigns, la catgorie demploi et la temprature de

lair au voisinage de lappareil.



Tension demploi Ue : Cest la valeur de tension qui, combine avec un

courant assign demploi, dtermine lemploi du contacteur. Pour les circuits

triphass, elle s'exprime par la tension entre phases.

Pouvoir de coupure : Cest la valeur efficace du courant maximal que le

contacteur peut couper, sans usure exagre des contacts, ni mission

excessive de flammes. Le pouvoir de coupure dpend de la tension du

rseau. Plus cette tension est faible, plus le pouvoir de coupure est grand.

Pouvoir de fermeture : C'est la valeur efficace du courant maximal que le

contacteur peut tablir, sans soudure des contacts.

Endurance lectrique (dure de vie) : C'est le nombre de manuvres maximal

que peut effectuer le contacteur. Ce nombre dpend du service dsir.

Facteur de marche : C'est le rapport entre la dure de passage du courant et

la dure d'un cycle de manuvre.

Puissance : Cest la puissance du moteur normalis pour lequel le contacteur

est prvu la tension assigne demploi.

Tension de commande Uc : Cest la valeur assigne de la tension de

commande sur laquelle sont bases les caractristiques de fonctionnement de

(12V 400V) alternatif ou continu.



Exemples :

Choisissez le contacteur correspondant aux cahiers des charges suivants :

Moteur Asynchrone triphas (coupure moteur lanc) de 15 kW et de cos = 0.8

sous 400V,

50Hz, tension de commande sous 24V 50Hz.



Choisissez le contacteur correspondant aux cahiers des charges suivants :

Moteur Asynchrone triphas cage de 37 kW sous 230V, 50Hz, tension de

commande 24V, 50/60Hz.

D. APPAREILLAGES DE PROTECTION

1. Fusible

Le fusible est un lment de faiblesse dans un circuit lectrique. S'il y a surintensit

c'est l que le circuit doit se couper. Actuellement les fusibles sont en cartouche.

a. Rle

La fonction du fusible est dassurer la protection des circuits lectriques contre les

courts- circuits et les surcharges par la fusion dun lment calibr lorsque le courant

qui le traverse dpasse la valeur de son calibre. La fusion est cre par un point

faible dans le circuit grce un conducteur dont la nature, la section et le point de

fusion sont prdtermins par le conducteur. En gnral, le fusible est associ un

porte fusible permet davoir la fonction sectionneur.



Courant nominal ou calibre dune cartouche fusible In

Cest le calibre du fusible. Il peut donc traverser le fusible en permanence sans

provoquer la fusion ni dchauffement anormal.

Tension nominale dune cartouche fusible Un : Cest la tension maximale pour

laquelle le fusible peut tre utilis (250, 400, 500 ou 600V). Il existe des fusibles pour

la haute tension.



Courant de fusion If

Cest la valeur spcifie du courant qui provoque la fusion de la cartouche avant la

fin du temps conventionnel.

Courant de non fusion Inf

Cest la valeur du courant qui peut tre support par le fusible pendant un temps

conventionnel sans fondre.

Pouvoir de coupure dune cartouche fusible

Cest le courant maximal quun fusible peut couper sans que la tension de

rtablissement ne provoque un ramorage de larc. Les fusibles possdent de trs

hauts pouvoirs de coupure (de 80 170 kA).

Contraintes thermiques dune cartouche fusible (I2t) Cest lnergie par unit de

rsistance ncessaire la fusion du fusible. Cette contrainte thermique doit tre

infrieure celle de linstallation protger.



Temps de pr-arc, temps darc et temps de coupure

Le courant crot pendant un temps T1, cest le temps de pr-arc, au bout duquel

llment fusible entre en fusion. Dans ce cas, il se forme un arc lintrieur de la

cartouche qui steint au bout dun temps T2 appel temps darc. La dure de

fonctionnement totale T est gale la somme de la dure de pr-arc et de la dure

darc soit le temps T1+T2. Si le courant de court-circuit est suffisamment important,

la dure de fonctionnement peut tre infrieure une demi-priode, sinon elle dure

plusieurs priodes.

Caractristiques temps/courant dune cartouche fusible : Les caractristiques

temps/courant expriment la dure relle du pr-arc (en seconde) en fonction du

courant efficace (en ampre) indiqu en multiple de lintensit nominale.



e. Les diffrents types et formes de fusible

Il existe principalement quatre types de fusibles :

Les fusibles gG

Les fusibles gG sont des fusibles dit protection gnrale , protgent les circuits

contre les faibles et fortes surcharges ainsi que les courts-circuits. Les inscriptions

sont crites en noir. Limage montre un fusible cylindrique.



Les fusibles aM

Les fusibles aM sont des fusibles dit accompagnement moteur , protgent les

circuits contre les fortes surcharges ainsi que les couts-circuits. Ils sont conus pour

rsister une surcharge de courte dure tel le dmarrage dun moteur. Ils seront

associs un systme de protection thermique contre les faibles surcharges. Les

inscriptions sont crites en vert. Limage montre un fusible couteaux.

Remarque : Les fusibles aM ntant pas prvus pour une protection contre les faibles

surcharges, les courants conventionnels de fusion ou de non fusion ne sont pas

fixs. Ils fonctionnent partir de 4.In environ.



Les fusibles AD

Les fusibles AD sont des fusibles dits accompagnement disjoncteur, ce type de

fusibles est utilis par les distributeurs sur la partie de branchement. Les inscriptions

sont crites en rouges.

Les fusibles UR

Les fusibles ultra-rapides (UR) assurent la protection des semi-conducteurs de

puissance et des circuits sous tension continue.

Dsignation : diamtre ( mm ), longueur ( mm ), calibre ( A )et type ( g1 , gf ou Am )

Exemple : fusible 10.3 x 38 20 A Am

f. Choix dun fusible

Pour choisir un fusible, il faut connatre les caractristiques du circuit protger :

circuit de distribution, fusibles gG;

circuit dutilisation moteur, fusible aM. Une protection par fusible peut

sappliquer un dpart (ligne) ou un rcepteur. Le choix du fusible seffectue

sur les points suivants :



La classe : gG ou aM.

Le calibre In

La tension demploi U (infrieure ou gale nominale Un)

Le pouvoir de coupure Pdc

La forme du fusible (cylindrique ou couteaux)

La taille du fusible Par ailleurs, il faut vrifier que la contrainte thermique du

fusible est bien infrieure celle de la ligne protger : I2.t du fusible



2. Relais thermique

a. Rle

Le relais thermique est un appareil qui protge le rcepteur plac en aval contre les

surcharges et les coupures de phase. Pour cela, il surveille en permanence le

courant dans le rcepteur. En cas de surcharge, le relais thermique nagit pas

directement sur le circuit de puissance. Un contact du relais thermique ouvre le

circuit de commande dun contacteur est le contacteur qui coupe le courant dans le

rcepteur.



d. Principe de fonctionnement

Le relais thermique utilise un bilame form de deux lames minces de mtaux ayant

des coefficients de dilatation diffrents. Le bilame sincurve lorsque sa temprature

augmente. Pour ce bilame, on utilise un alliage de Ferronickel et de llnvar (un

alliage de Fer

(64 %) et de Nickel (36 %) avec un peu de Carbone et de Chrome). Si le moteur est

en surcharge, lintensit I qui traverse le relais thermique augmente, ce qui a pour

effet de dformer davantage les trois bilames. Un systme mcanique, li aux

bilames, assure louverture du contact auxiliaire (NC 95-96).



1. Principe du dispositif diffrentiel :

En cas de coupure de phase ou de dsquilibre sur les trois phases dalimentation

dun moteur, le dispositif dit diffrentiel agit sur le systme de dclenchement du

relais thermique.

2. Principe de la compensation en temprature

Afin dviter un dclenchement intempestif d aux variations de la temprature

ambiante, un bilame de compensation est mont sur le systme principal du

dclenchement. Ce bilame de compensation se dforme dans le sens oppos celui

des bilames principaux.

e. Courbe de dclenchement

Cest la courbe qui reprsente le temps de dclenchement du relais thermique en

fonction des multiples de lintensit de rglage.



f. Classes de dclenchement

Il existe quatre classes de relais thermique : 10 A, 10A, 20A, 30A. Ces classes sont

fonctions du temps de dclenchement partir de ltat froid (pas de passage

pralable de courant).



g. Choix dun relais thermique

Le relais thermique se choisit en fonction de la classe dsire et/ou du courant

nominal du rcepteur protger. La classe est dfinie en fonction de la dure de

dclenchement pour un courant de 7,2 fois le courant de rglage.

Classe 10A : Temps de dclenchement compris entre 2 et 10 s.

Classe 20 A : Temps de dclenchement compris entre 6 et 10 s.

Remarques :

Lorsquun contacteur est muni dun relais thermique, lensemble constitue un

discontacteur;

Le relais thermique ne protge pas contre les courts-circuits ;

Le relais thermique ne protge pas le moteur en cas de court-circuit, il ne le

protge que contre les surcharges. Il faut donc prvoir un autre quipement,



comme un sectionneur porte fusible quip de fusibles de type aM, qui eux ne

protgent pas le moteur contre une surcharge mais contre un court circuit ;

On peut galement utiliser un disjoncteur moteur de type

magntothermique, qui lui assure les deux fonctions : magntique (court-

circuit) et thermique (surcharge).

Exemple 1 : Un rcepteur (moteur) absorbe un courant nominal de 25 A. Une

surcharge apparat. On mesure un courant de surcharge de 40 A.



1er cas : pour une dure de surcharge de 10 s, est-ce que le relais thermique

dclenche ?

2me cas: pour une dure de surcharge de 3 min, est-ce que le relais thermique

dclenche ?

Exemple 2

Un rcepteur (moteur) absorbe un courant nominal de 25 A. Donnez la rfrence du

relais thermique choisi.

3. Relais magntique (lectromagntique)

a. Rle

Le relais magntique, encore appel relais de protection maximum de courant, est

un relais unipolaire (un pour chaque phase dalimentation) dont le rle est de

dtecter lapparition dun court-circuit. Il sensuit quil na pas de pouvoir de coupure

et que ce sont ses contacts ouverture (91-92) et fermeture (93-94) qui vont tre

utiliss dans le circuit de commande pour assurer louverture du circuit de puissance

du rcepteur et signaler le dfaut. Ce relais est recommand pour la protection des

circuits sans pointe de courant ou au contrle des pointes de dmarrage des moteurs

asynchrones bagues.



e. Principe de fonctionnement

En fonctionnement normal, le bobinage du relais magntique est parcouru par le

courant du court-circuit. En cas de forte surcharge ou de court-circuit, la force

engendre par le champ magntique de la bobine devient suprieure la force du

rappel du ressort et le relais magntique dclenche.



La raideur du ressort permet de rgler pour quelle valeur du courant se produira la

coupure. Le dclenchement est instantan avec un temps de rponse de lordre de

milliseconde.

d. Rglage

Le rglage de lintensit de dclenchement sobtient en faisant varier lentrefer du

relais laide dune vis (ou une molette) gradue directement en Ampres. Le choix

du rglage doit tenir compte :

De lintensit du rglage en service permanent ;

De la valeur du rglage qui doit tre suprieure au courant et aux pointes

normales.



4. Relais magnto-thermique

Cest un dclencheur ou relais maximum de courant qui fonctionne la fois sous

laction dun lectro-aimant et sous leffet thermique provoqu par le courant qui le

parcourt. Cest lassociation dun relais magntique et dun relais thermique, le

premier assurant la protection contre les surintensits brutales (dclenchement

instantan), ventuellement les courts- circuits, le second contre les surcharges

lentes (dclenchement retard).

5. Discontacteurs

Le discontacteur est un contacteur quip dun relais thermique destin assurer la

protection contre les surcharges. Le discontacteur :

Permet la commande distance ;

Ralise des systmes automatiques ;

Dtecte toute coupure de lalimentation ;

Assure des verrouillages lectriques ;

Spare le circuit de commande du circuit de puissance ;

Protge les rcepteurs contre les surcharges.

6. Le Disjoncteur Magnto-thermique

a. Rle

Un disjoncteur est un appareil de connexion lectrique capable d'tablir, de supporter

et d'interrompre des courants dans les conditions normales du circuit, ainsi que

d'tablir, de supporter pendant une dure spcifie et d'interrompre des courants

dans des conditions anormales spcifies telles que celles du court- circuit ou de la

surcharge. Cest un organe lectromcanique, de protection, dont la fonction est

d'interrompre le courant lectrique en cas d'incident sur un circuit

lectrique. Il est capable d'interrompre un courant de surcharge ou un courant de



court-circuit dans une installation. Suivant sa conception, il peut surveiller un ou

plusieurs paramtres d'une ligne lectrique. Sa principale caractristique par rapport

au fusible est qu'il est rarmable.

b. Principe

Le disjoncteur assure la protection des canalisations selon 2 principes:

Thermique

Magntique

Principe thermique

Une lame bimtallique (bilame) est parcourue par le courant. Le bilame est calibr de

telle manire qu'avec un courant nominal In, elle ne subisse aucune dformation. Par



contre si des surcharges sont provoques par les rcepteurs, en fonction du temps,

la lame va se dformer et entraner l'ouverture du contact en 0,1sec au minimum

Principe magntique

En service normal, le courant nominal circulant dans la bobine, n'a pas assez

d'influence magntique (induction magntique) pour pouvoir attirer l'armature mobile

fixe sur le contact mobile. Le circuit est ferm. Si un dfaut apparat dans le circuit

aval du disjoncteur de canalisation, l'impdance du circuit diminue et le courant

augmente jusqu' atteindre la valeur du courant de court-circuit. Ds cet instant, le

courant de court-circuit provoque une violente aimantation de l'armature mobile. Cela

a comme consquence d'ouvrir le circuit aval du disjoncteur en 0,1sec au maximum.



a. Chambre de coupure

Le but de cette chambre est de couper le plus rapidement possible l'arc lectrique

qui se produit louverture du contact.

Ds la sparation des contacts, larc est dplac vers la chambre de coupure sous

leffet de la force dite de Laplace, induite par la gomtrie des contacts fixe et mobile.

Au cours du trajet entre les contacts et la chambre, larc est canalis entre deux

joues qui permettent :

- daugmenter sa vitesse de dplacement,

- de guider sa trajectoire,

- de lallonger.



b. Caractristiques et classification

Les principales caractristiques lectriques des disjoncteurs sont :

La tension assigne d'emploi Ue qui reprsente la tension maximale de

fonctionnement du disjoncteur,

Le courant assign In, encore appel calibre , qui correspond la valeur

maximum du courant que le disjoncteur peut supporter de manire

permanente,

le pouvoir de coupure ultime Icu ou pouvoir de coupure nominal Icn qui

correspond l'intensit maximale d'un courant de court-circuit thorique, que

le disjoncteur est capable d'interrompre sans risque de destruction, il doit tre

suprieur au courant de court-circuit que lon peut atteindre sur la ligne.

Laptitude au sectionnement qui garantit que le disjoncteur est capable

d'assurer la sparation des circuits et qu'aucun courant rsiduel dangereux ne

peut circuler lorsque l'appareil est ouvert,

Le pouvoir de limitation qui caractrise l'aptitude ne laisser passer qu'une

partie du courant lors d'un court-circuit,

Le nombre de ples coups et le nombre de ples protgs (4P, 3P,..): il est

fonction du rseau et de la charge.



Le modle (modulaire, compact,..) : Le modle est principalement impos par

In.

f. Courbe de dclenchement

C'est l'association de la courbe de dclenchement du relais thermique et de la

courbe de dclenchement du relais magntique.



g. Diffrentes techniques utilises par les disjoncteurs

1. Thermique

Le courant traverse le disjoncteur o des spires de fil chauffent par effet Joule un

bilame, si l'chauffement devient suffisamment important, le bilame se dclenche

interrompant ainsi le courant. Ce systme lectromcanique est assez simple et

robuste. Par contre, il n'est pas trs prcis et son temps de raction est relativement

lent. C'est l'une des fonctions classiquement remplie par un fusible gG

(anciennement gl -

usage gnral). La protection thermique a pour principale fonction la protection des

conducteurs contre les chauffements dus aux surcharges prolonges de

l'installation.

2. Magntique

Un bobinage dtecte le champ lectromagntique gnr par le courant traversant le

disjoncteur, lorsqu'il dtecte une pointe de courant suprieur la consigne,

l'interruption est "instantane" dans le cas d'une bobine rapide ou "contrle" par un

fluide dans la bobine qui permet des dclenchements retards. Il est gnralement

associ un interrupteur de trs haute qualit qui autorise des milliers de

manuvres.

Ce fonctionnement peut remplacer le fusible sur les courts-circuits.

Suivant le type de disjoncteur, la valeur d'intensit de consigne va de 3 15 fois

l'intensit nominale (pour les modles courants) ;

Nombreuses courbes de dclenchement pour CC, CA 50/60 Hz et 400 Hz.

C'est la fonction remplie par un fusible aM (protection des moteurs). La protection

magntique a pour principale fonction la protection des quipements contre les

dfauts (surcharge de l'quipement, court-circuit, panne, ...). Il est choisi par

l'ingnieur qui a le souci de protger son quipement avec trs grande prcision.



3. Diffrentielle

Un disjoncteur diffrentiel est un interrupteur diffrentiel ralisant galement une

protection en courant de court-circuit (surcharge). Le principe d'un dispositif

diffrentiel courant rsiduel (DDR) est de comparer les intensits sur les diffrents

conducteurs qui le traversent. Par exemple, en monophas, il compare l'intensit

circulant dans le conducteur de phase, et celle du conducteur de neutre. C'est un

appareil de protection des personnes et de dtection des courants de fuite la terre

de l'installation lectrique. Le dispositif diffrentiel est bas sur le principe suivant :

dans une installation normale, le courant lectrique qui arrive par un conducteur doit

ressortir par un autre.



Dans une installation monophase, si le courant dans le conducteur de phase au

dpart d'un circuit lectrique est diffrent de celui du conducteur neutre, c'est qu'il y a

une fuite. La diffrence d'intensit du courant laquelle ragit un disjoncteur est

appele la "sensibilit diffrentielle du disjoncteur" (obligatoirement 30 mA sur les

circuits terminaux domestiques), note In ("i delta n"). Son fonctionnement est trs

simple : chaque conducteur passe dans un tore magntique,

formant ainsi des champs lectromagntiques de force identique et en opposition qui

s'annulent. En cas de diffrence, d'o son nom de diffrentiel, le champ

lectromagntique rsultant actionne un dispositif qui coupe immdiatement le

courant. On doit avoir donc : Monophas, triphas sans neutre, triphas avec neutre.



1. Disjoncteur divisionnaire (domestique)

La tendance est au remplacement des fusibles sur les tableaux de distribution

dabonns par des disjoncteurs magntothermiques qui assurent la protection des

lignes et des appareils dutilisation.

Caractristiques : Rseau 220-380 V, pouvoir de coupure : 6000 A.

Calibres : 10-15-20-25-32 A.

2. Disjoncteur industriel BT

Pour la commande de la protection des circuits de moteurs et de distribution, il existe

deux types de construction de disjoncteurs.

a) Les disjoncteurs sous botier moul de 32 1250 A

La commande de ces disjoncteurs est en gnral manuelle, ils sont quips de

relais thermiques magntiques ou magntothermiques.

b) Les disjoncteurs sur chssis mtallique

La commande de ces disjoncteurs peut tre manuelle ou lectrique. Les

dclencheurs peuvent tre magntiques, thermiques ou magntothermiques.

Caractristiques : Courant nominal thermique : 800 6300 A. Pouvoir de coupure

sous 500 V : 70000 A. Pouvoir de fermeture : 175000 A. Dclencheurs

magntothermiques rgls de 8 9 In.

3. Disjoncteur moyenne tension MT

Ils sont destins la protection des rseaux de distribution, et des postes de

transformation, ils vont de 3 36 kV, ils sont raliss soit avec coupure dans lair,

soit ils utilisent le gaz hexafluorure de soufre (SF6) pour lisolement et la coupure.

4. Disjoncteur haute tension HT

Aprs la construction des disjoncteurs gros puits faible volume dhuile, et le

disjoncteur air comprim, la nouvelle gnration des disjoncteurs HT utilisent SF6.



Selon la tension un ple de disjoncteur est constitu dune ou plusieurs chambres de

coupure.

i. Techniques de coupure pour disjoncteurs

Il y a des diffrentes techniques utilises par le disjoncteur comme : Les disjoncteurs

lhuile, les disjoncteurs air comprim, les disjoncteurs au gaz SF6, les

disjoncteurs vide (coupure dans le vide).

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