La protection des transformateurs

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1 FICHE CONTRAT NOM - PRENOM CLASSE DATE SEQUENCE TEMPS 1 Bac Thermique 3 à 4h SAVOIR (S) S1 OBJECTIFS Protéger le primaire et le secondaire d un transformateur pour circuit de commande CAPACITE (S) C1 02 : Rédiger C2 01 : Recenser les informations C3 01 : Interpréter et décoder les documents C3 04 : Dimensionner les protections MODE DE TRAVAIL Individuel PRE - REQUIS Le transformateur ON DONNE ON DEMANDE ON EXIGE EVALUATION Documents ci-joint 1 - Prendre connaissance des méthode de protection Lecture attentive des documents, poser des questions si nécessaire 2 Indiquer les caractéristiques du transformateur donné Caractéristiques exactes / 2 3 Calculer les protections primaires du transformateur pour 230v Calculs exacts, références exactes / 5 4 Calculer les protections primaires du transformateur pour 400v 5 Calculer les protections secondaires du transformateur pour 24v Calculs exacts, références exactes Calculs exacts, références exactes / 5 / 4 6 Calculer les protections secondaires du transformateur pour 48v Calculs exacts, références exactes / 4 / 20 REMARQUES : Performance atteinte : oui non 1

2 A Méthodes (extraits de documents Legrand) Protection des transformateurs Conformément aux normes IEC/EN 61558, les transformateurs doivent être protégés contre les surcharges et les courtscircuits pouvant survenir dans le cadre d une utilisation normale. Les normes n imposent ni l emplacement ni la nature du dispositif de protection : c est le constructeur qui choisit la position la mieux adaptée, soit au primaire soit au secondaire ; Legrand a choisi la protection au secondaire. Le calibre, le type et l emplacement du dispositif de protection figurent sur la face avant de ses appareils. Ligne d alimentation (primaire du transformateur) Le transformateur est un appareil qui ne peut, à lui seul, générer des sur charges. Sa ligne d alimentation ne nécessite donc qu une protection contre les courts-circuits. Par ailleurs, à la mise sous tension d un transformateur, il se produit un courant d appel très important (de l ordre de 25 ln) pendant 10 ms environ. La protection de la ligne doit tenir compte de ces 2 facteurs. Legrand propose 3 possibilités : cartouches am, disjoncteurs type D (magnétique réglé à 15 ln moyen), S disjoncteurs type C (magnétique réglé à 6 ln moyen). I1 = 1 U (Ces valeurs sont données à titre indicatif pour des transformateurs ayant des courants d appel d environ 25 ln. Exemple: transformateur de commande 630 VA - 230/24 V réf l primaire 2,74 A I appel mise sous tension 68,5 A (25 x 2,74 A) La protection contre les courts-circuits peut se réaliser : par cartouche am 6 A, par disjoncteur type D 6 A, par disjoncteur type C 13 A. ( 68,5 / 6 = 11,41 A 13A courbe C) et ( 68,5 / 15 = 4,56 A 6A courbe D) 2

3 Courbe de fusion des cartouches am NB : un court-circuit doit être éliminé avant 5s 0,5s 70A La lecture des courbes de fusion justifie le choix d une cartouche 6A am 3

4 Ligne d utilisation (secondaire du transformateur) Cette ligne doit être protégée contre les surcharges (vérifier que le calibre de la protection choisie est au courant secondaire du transformateur), et les courts-circuits (vérifier qu un court-circuit au point le plus éloigné de la ligne assurera le déclenchement du dispositif de protection en moins de 5 secondes (NF C , paragraphe 434)). Legrand propose 2 possibilités : cartouches gg,disjoncteur type C (magnétique réglé à 6 ln moyen). Dans le cas où le transformateur n alimenterait qu une seule ligne d utilisation, et sous réserve que les calculs aient montré une parfaite compatibilité, la protection du transformateur (si elle est effectuée au secondaire) et la protection de la ligne peuvent être confondues. Un seul dispositif de protection assure ainsi les deux fonctions (voir tableau des dispositifs de protection des transformateurs). Dans le cas où le transformateur alimente plusieurs lignes d utilisation, les calculs de surcharges et de courts-circuits doivent être réalisés individuellement pour chaque ligne. I 2 = S U I 2 = = 26, 25A 24 La valeur normalisée du calibre de la protection la plus près est 25A 4

5 Courbe de fusion des cartouches gg NB : un court-circuit doit être éliminé avant 5s 1s 100A Une cartouche 25A gg traversée par une surintensité de 100A (4 x I N) fondra au bout de 1s 5

6 B - Evaluation La protection des transformateurs A l atelier on dispose d un transformateur Legrand de référence : , calculer ou rechercher les différents moyens de protections Disjoncteurs 6

7 1 ) Indiquer les caractéristiques du transformateur : - Tensions primaires : - Tensions secondaires : - Puissance permanente: - Puissance instantanée : - Indiquer la signification des symboles associés : en 24v : en 48v : 2 ) Calculs pour une tension de primaire230v : - Intensité au primaire : - Calculer la pointe d intensité à la mise sous tension : - Calculer le calibre mini du disjoncteur type «C», donner sa référence : - Choisir avec la courbe de fusion le calibre de la cartouche am (0,1s > temps de fusion < 5s), justifier (temps de fusion), donner sa référence: 3 ) Calculs pour une tension primaire de 400v : - Intensité au primaire : - Calculer la pointe d intensité à la mise sous tension : - Calculer le calibre mini du disjoncteur type «D» donner sa référence : - Choisir avec la courbe de fusion le calibre de la cartouche am (0,1s > temps de fusion < 5s), justifier (temps de fusion), donner sa référence : 7

8 4 ) Calculs pour une tension secondaire de 24v : - Intensité au secondaire : Calibre et référence de la cartouche gg : Calibre et référence du disjoncteur uni + N courbe «C» : 5 ) Calculs pour une tension secondaire de 48v : - Intensité au secondaire : Calibre et référence de la cartouche gg : Calibre et référence du disjoncteur uni + N courbe «C» : 8

9 Correction : 1 ) Indiquer les caractéristiques du transformateur : - Tensions primaires : 230 / 400 V - Tensions secondaires : 24 / 48 V - Puissance permanente: 100 VA - Puissance instantanée : 178 VA - Indiquer la signification des symboles associés : en 24v : Transformateur de commande et de sécurité < 50 V (à vide) en 48v : Transformateur de commande et de séparation 2 ) Calculs pour une tension de primaire230v : - Intensité au primaire : 100 / 230 = 0,43 A - Calculer la pointe d intensité à la mise sous tension : 0,43 x 25 = 10,87 A - Calculer le calibre mini du disjoncteur type «C», donner sa référence : 10,87 / 6 = 1,81 A 2A Choisir avec la courbe de fusion le calibre de la cartouche am (0,1s > temps de fusion < 5s), justifier (temps de fusion), donner sa référence: 2A am , pour 11A fusion en 0,3s 3 ) Calculs pour une tension primaire de 400v : - Intensité au primaire : 100 / 400 = 0,25 A - Calculer la pointe d intensité à la mise sous tension : 0,25 x 25 = 6,25 A - Calculer le calibre mini du disjoncteur type «D» donner sa référence : 6,25 / 15 = 0,41 A 1A Choisir avec la courbe de fusion le calibre de la cartouche am (0,1s > temps de fusion < 5s), justifier (temps de fusion), donner sa référence : 1A am , pour 7A fusion en 1s 4 ) Calculs pour une tension secondaire de 24v : - Intensité au secondaire : 100 / 24 = 4,17 A Calibre et référence de la cartouche gg : 4A Calibre et référence du disjoncteur uni + N courbe «C» : 4A ) Calculs pour une tension secondaire de 48v : - Intensité au secondaire : 100 / 48 = 2,08 A Calibre et référence de la cartouche gg : 2A Calibre et référence du disjoncteur uni + N courbe «C» : 2A