A- Les différentes fonctions.

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1 Composants industriel 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 Disjoncteur, fusible COMMANDER Contacteur, interupteur CONTROLER Relais thermique, ampéremetre, voltmetre,... RECEPTEUR 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. Page 1/14

2 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 Page 2/14

3 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). Page 3/14

4 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 Page 4/14

5 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 d utilisation courant mini de coupure INf courant C.C présumé Icc Caractéristique du circuit courant nominale du fusible courant limite If Pdc Page 5/14

6 - 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 : Page 6/14

7 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. Page 7/14

8 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 2. contact mobile de pôle «F» 3. contact mobile auxiliaire «O» 4. boîtier de pôles et chambre de coupure de l arc 5. connexion de puissance 6. contact fixe de pôle «F» 7. contact fixe auxiliaire «O» 8. socle 9. amortisseur de choc de l électro-aimant 10. partie fixe de l électro-aimant 11. bague de déphasage 12. bobine d attraction 13. ressort de rappel de la partie mobile de l électro-aimant 14. partie mobile de l électro-aimant fixation pour bloc auxiliaire Page 8/14

9 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 CATEGORIE RECEPTEUR FONCTIONNEMENT AC AC-1 AC-2 Four à résistance Moteur à bagues - Charge essentiellement résistive. - Démarrage, inversion de sens de rotation. ALTERNATIF AC-3 AC-4 Moteur à cage - Démarrage, coupure du moteur lancé. - Démarrage, inversion, marche par à coups. DC CONTINU DC-1 DC-2 DC-3 DC-4 DC-5 Résistance Moteur Shunt Moteur Série - Charge résistive. - Démarrage, coupure. - Démarrage, inversion, marche par à coups. - Démarrage, coupure. - Démarrage, inversion, marche par à coups. Page 9/14

10 Facteur de marche : KM 1 0 t m (%) = t (s) T (s) 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 T T T 1 Heures 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 : Page 10/14

11 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 Page 11/14

12 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). Page 12/14

13 : 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 Page 13/14

14 G- Principaux symboles. Page 14/14