Fusibles. Caractéristiques générales. Introduction. Limitation du courant de court-circuit (suite) Limitation du courant de court-circuit

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1 Caracérisiques générales Inroducion Le rôle d un fusible consise à inerrompre un circui élecrique lorsqu il es soumis à un couran de défau. Il présene en oure l inérê de limier les courans de défau imporans (voir exemple ci-dessous). La caracérisique essenielle du fusible es d êre un appareil de proecion fiable, simple e économique. Les caracérisiques echniques du fusible qui permeen un choix opimal son : emps de préarc Temps qu il fau à un couran pour amener à l éa de vapeur, après fusion, l élémen fusible. Le emps de préarc es indépendan de la ension du réseau. emps d arc Période comprise enre l insan où apparaî l arc e son exincion oale (couran nul). Le emps d arc dépend de la ension du réseau, mais pour les emps de fusion oale > 0 ms, il es négligeable par rappor au emps de préarc. emps de fusion oale Somme des emps de préarc e d arc. pouvoir de coupure Valeur du couran de cour-circui présumé que le fusible es capable d inerrompre sous une ension d emploi spécifiée. conraine hermique, I d o Valeur de l inégrale du couran coupé sur l inervalle de emps de fusion oale, exprimée en A s (Ampère-carré seconde). Limiaion du couran de cour-circui (suie) Exemple : On souhaie limier un couran de cour-circui de 00 ka eff. par un fusible 0 A gg. Le couran eff. présumé de 00 ka eff. condui à un couran de crêe présumé de : 00 x, = 0 ka. Le fusible limie en fai le couran crêe à 0 ka, ce qui représene % de sa valeur présumée (voir figure ), ce qui enraîne une réducion des effors élecrodynamiques à % de la valeur sans proecion (voir figure ) e une diminuion de la conraine hermique qui es limiée à, % de sa valeur (voir figure ). 0 ka crêe présumés 0 ka crêe Fusible gg 0A 00 ka eff. présumés Limiaion du couran de cour-circui Tp. Ta. Les deux paramères à considérer pour la limiaion du couran de cour-circui son : le couran crêe réellemen aein par le couran dans le circui proégé le couran efficace présumé, qui se développerai s il n y avai pas de fusible dans le circui. Remarques : il n y a limiaion que si préarc < ms (réseau 0 Hz). Le diagramme de limiaion indique la correspondance enre ces deux paramères (voir pages D. e D.). Pour connaîre le couran crêe, qui peu réellemen se développer dans un circui élecrique proégé par un fusible, il fau : calculer le couran de cour-circui efficace maximum (voir page D.) reporer ce couran sur le diagramme de limiaion e lire la valeur crêe en foncion du calibre du fusible proégean le circui. caec_0_a f_ca T. = 0,00s Fig. : limiaion du couran crêe 0,0s caec_0_a f_ca Couran crêe présumé Couran crêe réel I Temps de préarc Temps d arc + Temps oal de fusion Fig. : limiaion du couran de cour-circui. Icc eff Présumé caec_09_a f_ca 0 ka crêe 0 ka crêe 0 ka crêe présumés Fig. : limiaion des effors élecrodynamiques proporionnelle au carré du couran CATEC B 0 ka. crêe présumés 0 ka. crêe 0 ka. crêe présumés T. = 0,00s 0 ka. crêe 0,0 s Fig. : limiaion de la conraine hermique Ι x Ι x Caalogue général SOCOMEC D.

2 Choix d un fusible gg ou am Le choix d une proecion doi se faire en foncion de paramères : les caracérisiques du réseau les règles d insallaion les caracérisiques du circui considéré. Les calculs ci-après n on qu une valeur indicaive, veuillez nous consuler lors de vos définiions de maériel en uilisaions pariculières. Caracérisiques du réseau La ension Un fusible ne peu jamais êre uilisé à une ension efficace supérieure à sa ension nominale. Il foncionne normalemen aux ensions inférieures. La fréquence f < Hz : on considère que la ension d emploi (Ue) es équivalene à une ension coninue e Ue = U crêe. f < Hz : ku : coefficien de déclassemen en ension dû à la fréquence. f < 000 Hz : pas de déclassemen en ension. Le couran de cour-circui Après l avoir déerminé, il fau vérifier que ses valeurs soien inférieures aux valeurs des pouvoirs de coupure des fusibles : 00 ka eff. pour les ailles x, x, T00, T0, T, T, T, T, TA 0 ka eff. pour les ailles 0, x. Règles d insallaion Ue ku x Un f (en Hz) ku 0, 0, 0, 0, 0,9 Uilisaion d un fusible sur le neure. Voir p. D.0. Caracérisiques du circui Limie d uilisaion des fusibles en foncion de la empéraure ambiane (a) au voisinage de l appareil. Ih u In x K Ih u : inensié hermique d uilisaion : couran permanen maximal que l appareil accepe pendan heures dans des condiions pariculières In : calibre du fusible K : coefficien donné par le ableau ci-dessous. K Fusible gg Fusible am a SOCLE SUR APPAREILLAGE SOCLE SUR APPAREILLAGE FUSIBLE ET COMBINE FUSIBLE ET COMBINE 0 0,9 0 0,9 0,90 0,9 0,9 0,90 0, 0,9 0,90 0 0, 0, 0,90 0, 0, 0,9 0, 0, 0 0,0 0, 0, 0,0 Si le fusible es insallé dans une enveloppe venilée, il fau muliplier les valeurs de K par Kv. Viesse de l air V < m/s Kv = + 0,0 V Viesse de l air V m/s Kv =, Exemple : un fusible gg moné sur socle es insallé dans une enveloppe venilée empéraure dans l enveloppe : 0 C viesse de l air : m/s Kv = + 0,0 x =, K =, x 0, = 0,9. Schéma des liaisons à la erre Suivan le régime de neure, les fusibles auron généralemen une ou deux foncions de proecion : conre les surinensiés : A conre les conacs indirecs : B SCHEMAS TT IT TNC TNS PROTECTIONS A A + B A + B A + B D. Caalogue général SOCOMEC

3 Choix d un fusible gg ou am (suie) Caracérisiques du circui (suie) Précauion d uilisaion en aliude > 000 m Pas de déclassemen en inensié Le pouvoir de coupure es limié. Nous consuler. Un déclassemen en aille es recommandé. En amon d un ransformaeur de séparaion L enclenchemen sur un ransformaeur à vide provoque un appel de couran imporan. Il faudra uiliser un fusible de ype am au primaire qui es plus ape à supporer des surcharges répéées. L'uilisaion secondaire sera proégée par des fusibles de ype gg. En amon d un moeur La proecion conre les surcharges des moeurs es généralemen assurée par un relais hermique. La proecion des conduceurs d alimenaion du moeur es assurée par les fusibles am ou gg. Le ableau A indique les calibres des fusibles à associer au relais hermique en foncion de la puissance du moeur. Noa : Le couran nominal d un moeur es variable d un consruceur à l aure. Le ableau A donne des valeurs indicaives. Il es préférable d uiliser des fusibles am pluô que des fusibles gg pour cee applicaion. En cas de démarrages fréquens ou difficiles (démarrage direc > In pendan plus de s ou démarrage > In pendan plus de 0 s), il es conseillé de prendre un calibre supérieur à celui indiqué dans le ableau. Il faudra néanmoins s assurer de la coordinaion de l associaion du fusible avec le disconaceur (voir page D.). En cas de fusion d un fusible am, il es conseillé de remplacer les fusibles des deux aures phases. Tableau A : proecion des moeurs par fusibles am MOTEUR 00 V ri 00 V ri CALI- TAILLE CALIBRE CONSEILLÉ BRES CONSEILLÉE DE L INTERRUPTEUR FUSIBLE ASSOCIÉ Kw Ch In A Kw Ch In A, 0,, 0 0 x ou x 0 0 x ou x 0 0,, 0 x, 9, 0 x x 0 0 x x x x T T T T T 0 00 T T T T T A CD 0 A 00 A ou A 0 A 0 A 00 A 0 A 0 A caec a x_ca caec_9_a x_ca En amon d une baerie de condensaeurs Le calibre du fusible doi êre supérieur ou égal à deux fois le couran nominal de la baerie de condensaeurs (Ιc). In Ιc Tableau B : calibre des fusibles pour baerie de condensaeurs sous 00 V Capacié en Kvar Fusible gg en A Capacié en Kvar 00 0 Fusible gg en A En mise en parallèle La mise en parallèle de fusibles n es possible qu enre deux fusibles de même aille e même calibre. Ihe Ihe = I he x Icc crêe limié oal = I cc crêe limié x,9 i oale = i x, i : conraine hermique d'un fusible. Uilisaion en couran coninu En couran coninu, le emps de préarc es idenique au emps de préarc en couran alernaif. Les caracérisiques emps/couran e le diagramme de limiaion resen valables pour l uilisaion des fusibles en couran coninu. Par conre, le emps d arc es neemen plus élevé en coninu car on ne bénéficie pas du passage à zéro de la ension. L énergie hermique à absorber sera beaucoup plus imporane qu en alernaif. Pour garder une conraine hermique équivalene au fusible, il fau limier sa ension d uilisaion. TENSION MAXIMALE EN ALTERNATIF Il es conseillé d uiliser des fusibles d une aille supérieure à la aille usuelle, le calibre resan inchangé ; les ailles 0 x e x éan réservées aux circuis A. En cas de circuis foremen inducifs, il es recommandé de placer deux fusibles en série sur le pôle +. Les fusibles de ype am son inexploiables en couran coninu. I he Uilisaion des fusibles de ype gg cylindriques. EN CONTINU 00 V 0 V 00 V 0 V 90 V 0 V TAILLE DE FUSIBLE VALEUR À NE PAS DÉPASSER Couran Tension, x, Inerdi 0, x ; x A DC 0V DC x 00A DC 0V Caalogue général SOCOMEC D.

4 Courbes caracérisiques des fusibles gg Diagramme de limiaion des courans, 00 ka cr. Valeur du couran ka crêe 0 ka ka,,, A, 0 A 00 A, ka, 0 ka Couran présumé en ka eff., 00 ka eff. caec b f_ca Inensié nominale des fusibles gg D. Caalogue général SOCOMEC

5 caec_0_a f_ca Courbes caracérisiques des fusibles gg (suie) Diagramme de limiaion des conraines hermiques Inensisé nominale des fusibles gg A s 0 A s 0 A s à 0 A -A s préarc pour 0,0s -A s oal 0V -A s oal 0V -A s oal 0V -A s oal V A,,,,,, A s I Caracérisiques de foncionnemen emps/couran In zekeringen (A) caec a f_ca Tijd pre-boog (s) , 0, , 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00 0,00 A 0, 0,, 0 A , 00 A,,, ka 0 ka 00 ka eff. Caalogue général SOCOMEC D.

6 Courbes caracérisiques des fusibles am Diagramme de limiaion des courans Valeur du couran (ka crêe), 00 ka cr. 0 ka ka,,, Inensié nominale des fusibles am caec b f_ca 00 A, 0 A 00 A, ka, 0 ka Couran présumé en ka eff., 00 ka eff. D. Caalogue général SOCOMEC

7 Courbes caracérisiques des fusibles am (suie) Diagramme de limiaion des conraines hermiques inensié nominale des fusibles am A s 0 A s 0 A s à 0 A -A s préarc pour 0,0s -A s oal 0V -A s oal 0V -A s oal 0V -A s oal V caec a f_ca A,,, , 0, 0, A s I Caracérisiques de foncionnemen emps/couran caec a f_ca Temps de préarc (s) , 0, 0, 0, , 0, 0, 0, 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00 0,00 A 0, 0, 0, In fusibles (A), 0 A, A,,, ka 0 ka 00 ka eff. Caalogue général SOCOMEC D. 9

8 caec_0_a x_ca Choix d un fusible UR Ces fusibles dis ulra rapides assuren la proecion conre les courans de cour-circui. Par leur concepion, le emps oal de fusion es rès inférieur à celui des fusibles gg e am lors des fors cours-circuis. Leur uilisaion es généralemen la proecion des semi-conduceurs de puissance (i UR < i du semi-conduceur à proéger). Leur foncionnemen en surcharge, I ~ Ιn, 00 secondes, doi êre évié. Si nécessaire, la proecion conre les surcharges doi êre assurée par un aure disposiif. La déerminaion d un fusible UR fai l obje d une démarche rigoureuse qui peu êre complexe pour ceraines applicaions. La méhode ci-dessous consiue une première approche. Veuillez nous consuler pour oue applicaion spécifique. Choix du fusible UR Conraine hermique C es le premier paramère à prendre en compe avan le calibre. En effe les fusibles UR son desinés à la proecion des semi-conduceurs. La limie de desrucion de ces derniers es donnée par la conraine hermique maximale admissible. Pour que la proecion soi efficace, il fau que la conraine hermique du fusible soi inférieure de 0 % environ à la conraine hermique de desrucion du semi-conduceur. Exemple : une diode 0A/00 V suppore au maximum une conraine hermique de 0 A s. La conraine hermique maximale du fusible UR associé sera de 0-0 % = A s sous 00 V. Tension La conraine hermique es généralemen donnée pour 0 V. L uilisaion à une ension différene donne lieu à une correcion : (i ) V = Kv x (i ) 0 V Exemple : pour U = 00 V Kv = 0, (i ) 00 V = 0, x (i ) 0 V, Kv,0 0, 0, Eg 0, Fig. : faceur de correcion Kv Kv : coeff. de correcion de i Eg : valeur efficace de la ension d uilisaion Faceur de puissance : la conraine hermique indiquée dans le chapire Appareillage de coupure B.T. es donnée pour un faceur de puissance de 0, (cos ϕ du circui en défau). Pour d aures valeurs du faceur de puissance, il y a lieu de muliplier la valeur de la conraine hermique par le coefficien Ky. FACTEUR DE PUISSANCE 0, 0, 0, 0, 0,0 0, 0,0 0, 0,0 Ky,0,00 0,9 0,9 0,90 0, 0, 0, 0, Couran nominal Lorsque la conraine hermique maximale du fusible es déerminée, il fau prendre en compe la valeur du couran nominal du circui. Exemple : dans l exemple précéden, nous avons déerminé la conraine hermique maximale du fusible UR : A s à 00 V. A 0 V, cee valeur vau : /0, = A s. Le couran dans le circui es de 0 A. On reiendra un fusible UR de A e don i à 0 V vau 0 A s. caec_0_a x_ca Choix du fusible UR (suie) Correcion en foncion de la empéraure ambiane Le calibre d un fusible UR es donné pour une empéraure ambiane de 0 C. Le couran maximum d uilisaion Ib es donné par : Ib = K TUR x ( + 0,0 v) x In In : inensié nominale du fusible en A v : viesse de l air de refroidissemen en m/s KTUR : coefficien donné par la fig. en foncion de la empéraure de l air à proximié du fusible.,,,0 0, 0, k Fig. : faceur de correcion KTUR C Associaion en série Elle n es pas recommandée lorsque le couran de défau es insuffisan pour faire fondre le fusible en moins de 0 ms. Associaion en parallèle La mise en parallèle de fusibles es possible enre deux fusibles de même aille e de même calibre. Elle es généralemen assurée par le consruceur (nous consuler). En cas d associaion en parallèle, il fau veiller à ce que la ension d uilisaion ne dépasse pas 90 % de la ension nominale du fusible. Surcharge cyclique Nous consuler. Peres en Was Elles son données dans la parie Appareillage de coupure B.T. e corresponden à la puissance dissipée à couran nominal. Pour l uilisaion à un couran Ib différen de In, il fau muliplier la pere en Was par le coefficien Kp donné par la figure ci-dessous. caec_0_a x_ca,0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, kp Ib 0, % Fig. : faceur de correcion Kp Kp : coefficien de correcion des peres Ib : valeur eff. du couran de charge en % du couran nominal. D. 0 Caalogue général SOCOMEC

9 Sélecivié Sélecivié enre fusibles Sélecivié fusibles enre BT e HT Le foncionnemen d un fusible BT ne doi pas enraîner la fusion du fusible HT placé au primaire du ransformaeur HT/BT. Pour cela, il fau vérifier qu à aucun momen, le bas de la courbe HT ne renconre le hau de la courbe BT avan la limie de Icc maxi basse ension (voir calcul page D.). Fusible haue ension Inensié ramenée au secondaire I BT = I HT x U HT U BT Fusible basse ension Sélecivié enre fusible e disconaceur Le fusible es placé en amon du disconaceur. Un disconaceur es un ensemble consiué d un conaceur e d un relais hermique. (s) B Courbe de foncionnemen du moeur Relais hermique à chaud Relais hermique à froid Fusible A B A caec_0_a f_ca Icc maxi (A) doi êre inférieur au croisemen (B) des courbes Icc maxi Fig. : sélecivié enre fusibles HT e BT I caec_09_a f_ca Ib Fig. : sélecivié enre fusibles e disconaceur Ia Sroom caec_0_a f_ca Sur réseau alimené par ASI (Alimenaion Sans Inerrupion) Fig. : réseau alimené par ASI La sélecivié des disposiifs de proecion a une grande imporance sur les réseaux alimenés par ASI où le déclenchemen d une proecion ne doi générer aucune perurbaion sur le rese du réseau. La foncion de sélecivié doi enir compe de deux pariculariés de ces réseaux : couran de défau faible (de l ordre de x In) emps de défau maximum généralemen imposé : 0 ms. Pour respecer ces crières e assurer une bonne sélecivié, il fau que le couran dans chaque branche, ne dépasse pas les valeurs du ableau ci-dessous. PROTECTION PAR Fusible gg Fusible UR Peis disjonceurs A. S. I. COURANT MAXI PAR DÉPART In In In Les courbes des fusibles associés au disconaceur doiven passer enre les poins A e B correspondan à : Ia : limie du pouvoir de coupure du disconaceur Ib : couran maxi de démarrage moeur. TYPE DE DEMARRAGE Ib () TEMPS DE DEMARRAGE () Direc In 0, à s. Eoile riangle, In à s. Saorique, In à s. Auoransformaeur, à In à s. Roorique, In, à s. () valeurs moyennes pouvan foremen varier selon les ypes de moeurs e de récepeurs. La conraine hermique du fusible doi êre inférieure à celle supporée par le disconaceur. Parmi les différens calibres de fusibles possibles, choisir le calibre le plus élevé pour minimiser les peres par dissipaion hermique. Caalogue général SOCOMEC D.

10 Sélecivié (suie) Sélecivié enre disjonceur e fusible L associaion judicieuse d une proecion fusible avec d aures disposiifs (disjonceurs, DIRIS CP, ) perme une parfaie sélecivié e consiue une soluion opimale sur les plans de l économie e de la sécurié. Fusible amon - disjonceur aval Le poin de croisemen B (voir fig. ) doi êre inférieur au pouvoir de coupure ulime le plus faible de ous les disjonceurs. Après le poin B, la conraine hermique oale du fusible doi êre inférieure à la conraine hermique de n impore lequel des disjonceurs avals. Disjonceur en amon - plusieurs fusibles en aval caec_ill_0_a x_ca La courbe de fusion de préarc du fusible doi se siuer au-dessus du poin A (fig. ). La courbe de fusion oale du fusible doi couper la courbe du disjonceur avan la valeur Icc (pouvoir de coupure ulime) du disjonceur. Après le poin de croisemen, la conraine hermique du fusible doi êre inférieure à celle du disjonceur. Les conraines hermiques du disjonceur e du fusible doiven oujours êre inférieures à celles du câble. A Disjonceur Fusible caec_0_a x_ca Les pouvoirs de coupure de ous les fusibles e du disjonceur doiven êre supérieurs au couran de cour-circui maximal pouvan apparaîre dans le circui. Le réglage de la parie hermique Ir du disjonceur doi êre el que :,0 Ir I + I + In. I + I + In : somme des courans dans chaque branche proégée par fusible. Le couran de réglage Ir doi en oure répondre à la condiion suivane: Ir Kd x In In : calibre du fusible du circui le plus chargé. Tableau A : valeurs de Kd (suivan CEI 9--) caec_0_a f_ca caec_0_a x_ca Fig. : sélecivié fusible/disjonceur gg en amon - plusieurs disjonceurs en aval Le calibre du fusible doi êre supérieur à la somme des courans des disjonceurs simulanémen en charge. La courbe de fusion fusible doi êre au-dessus du poin A (voir fig. ) du disjonceur ayan le calibre le plus élevé. B I CALIBRE FUSIBLES gg (In) (A) In, < In <,9 In, Exemple : le circui le plus chargé es proégé par un fusible gg de 00 A. Le couran de réglage minimum du disjonceur amon permean d assurer la sélecivié avec le fusible sera : Ir, x 00 A = 0 A. La conraine hermique du fusible de calibre le plus élevé doi êre inférieure à la conraine hermique limiée par le disjonceur. Celleci doi elle-même êre inférieure à la conraine hermique maximale des câbles. Valeur minimale de réglage de Im (magnéique) : Kd Im Kd. Kd es donné par le ableau A. Kd D. Caalogue général SOCOMEC

11 Sélecivié (suie) Généraliés La sélecivié des proecions es assurée lorsque, en cas de défau en un poin de l insallaion, il y a ouverure du disposiif de proecion (DP) siué direcemen en amon du défau, sans provoquer l ouverure d aures disposiifs dans l ensemble de l insallaion. La sélecivié perme d avoir une coninuié d exploiaion sur le rese du réseau. Sélecivié enre fusibles Sélecivié fusibles gg e am La sélecivié oale es assurée par le choix des fusibles dans les ableaux A e B (suivan CEI 0 9- e 0 9--). Cependan, dans cerains cas d uilisaion, on pourra se limier à une sélecivié parielle. caec_00_a x_ca caec_0_a f_ca DP DP DP DP DP Fig. : un défau au poin A doi enraîner l ouverure du disposiif de proecion DP sans qu il y ai ouverure des aures DP. La sélecivié oale es assurée lorsque les zones emps/couran caracérisan les organes de proecion ne se recouvren pas. Fig. : sélecivié oale Zone emps/couran de DP Zone emps/couran de DP Couran Tableau A FUSIBLE AMONT FUSIBLE AVAL gg gg am Calibres (A) Tableau B FUSIBLE AMONT FUSIBLE AVAL am gg am Calibres (A) La sélecivié parielle consise à limier la sélecivié des DP dans une parie seulemen de leur zone emps-couran. Dans la mesure où le couran de défau es inférieur au poin de croisemen des courbes, on se rerouve dans un cas de sélecivié oale. Zone emps/couran de DP Zone emps/couran de DP Sélecivié fusibles gg / fusibles UR gg amon - UR aval : le emps de préarc du fusible UR doi êre inférieur à la moiié du emps de préarc du fusible gg dans la zone comprise enre 0, e s. UR amon - gg aval : le calibre du fusible UR doi êre au moins égal à rois fois le calibre du fusible gg. caec_0_a f_ca Couran Id max. Is Fig. : sélecivié parielle. La sélecivié es assurée dans le cas où le couran de défau maximum (Icc max) de l insallaion es limié à Id max e Id max < Is. Caalogue général SOCOMEC D.