apparei llage 1

7/26/2019 Apparei Llage 1

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Etude des systmes techniques

Lyce polyvalent Jean Monnet E.S.T S.T.I GE Page 9/32

1. Appareil de raccordement : Le sectionneur

1.1 Rle

Le sectionneur est un appareil de connexion capable disoler ( sparer lectriquement ), la partie de

linstallation aval de la source de tension. On doit toujours ouvrir un sectionneur vide.

1.2 Symbole

1.3 Particularits

a) Position ferme

* Il doit assurer le passage du courant nominal sans chauffement ni chute de tension.

* Il doit galement supporter une sur intensit de court circuit pendant le temps ncessaire

llimination du dfaut sans se dtriorer.

==> Qualit et dimensionnement des contacts / rsistance aux efforts lectrodynamiques.

b) position ouverte

La distance entre les contacts mobiles et les contacts fixes doit assurer lisolation de linstallation,

cest dire que le gradient de potentiel obtenu doit tre trs infrieur la valeur de rigidit

dilectrique de lisolant utilis.

c) Scurit

* La coupure doit tre visible, soit directement par lobservation des contacts soit indirectement

par un indicateur de position.

* Pour viter les erreurs de manoeuvre par un personnel non habilit, le sectionneur comporte

souvent un dispositif de verrouillage en position ouverte.

* Les contacts doivent tre isols par rapport la masse, do lemploi disolateurs

dimensionns proportionnellement la tension .

* Le dispositif de commande doit tre isol par rapport aux pices sous tension.

* Lappareil ne doit pas pouvoir se refermer de lui mme.

Appareillage de raccordement et

de commande


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d) conditions mcaniques

* Appareil robuste et rsistant ( chocs / intempries ) de conception simple avec un entretient

minimum. Les appareils dextrieurs doivent pouvoir tre manoeuvr mme dans des conditions

climatiques extrmes ( neige, glace ... ).

1.4 Le sectionneur B.T domestiqueLa fonction sectionneur obligatoire au dpart de chaque circuit est ralise par un sectionneur

fusibles incorpors.

1.5 Le sectionneur B.T industriel ( < 1000 V )

En utilisation industrielle, le sectionneur peut faire office de porte fusible. Il possde dune manire

gnrale:

- Une poigne vrrouillable en position ouverte.

- 3 4 ples principaux.

- 1 2 contacts auxiliaires.

Les contacts auxiliaires ( contact de prs coupure sont utiliss pour couper le circuit de commande

avant louverture du circuit de puissance assurant ainsi une ouverture vide des contacts principaux.


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1.6 Le sectionneur disjoncteur.

Dans les applications courantes on peut utiliser des sectionneurs disjoncteurs

du type (optimal 25 Tlmcanique ) qui assurent la protection contre les

courts-circuits des moteurs, des contacteurs et des relais thermiques associs

avec la fonction disjoncteur.

1.7 Le sectionneur M.T et H.T

Pour des tensions entre 3.2 KV et 60 KV les sectionneurs

sont utiliss pour permettre des coupures visibles et unisolement des installations.

1.8 Dnomination dun sectionneur

Il est ncessaire de prciser :

- Le nombre de ples.

- La valeur de la tension.

- Lintensit nominale.

- Le nombre de contacts auxiliaires.

- La nature de la commande.

- Le systme de fixation.


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2. Appareillage de commande linterrupteur

2.1 Fonction

Linterrupteur est un appareil destin ouvrir et fermer un circuit lectrique en charge.Il possde un pouvoir de coupure ( dispositif dextinction de larc ), permettant de couper linten-

sit nominale sous la tension nominale, mais galement un pouvoir de fermeture qui permet la ferme-

ture en charge.

2.2 Symbole

2.3 Particularits

a) Position ferme:

* Linterrupteur doit assurer le passage du courant nominal sans chauffement ni chute de tension

* Il doit galement supporter une sur intensit de court circuit pendant le temps ncessaire llimi-

nation du dfaut sans se dtriorer.

==> qualit et dimensionnent des contacts / efforts lectrodynamiques

b) Louverture

* Pour couper un circuit en charge les interrupteurs doivent possder un dispositif de coupure de

larc lectrique et dispositif douverture brusque des contacts.

* Dans le cas dinterrupteurs triphass la commande douverture des trois ples doit tre simulta-

ne, dans le cas contraire il y a risque de dsquilibre au niveau de linstallation.

c) position douverture

* En fin douverture la distance entre les contacts mobiles et les contacts fixes doit viter tout

risque damorage.d) La fermeture

* Les interrupteurs doivent tablir le courant nominal sous la tension nominale do ncessit dun

dispositif de fermeture rapide.

e) Scurit

* Les contacts doivent tre isols par rapport la masse do lemploi disolateurs dimensionns

proportionnellement la tension utilise.

- Le dispositif de commande doit tre isol par rapport aux parties sous tension

- Lappareil ne doit pas pouvoir se fermer de lui mme


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f) Conditions mcaniques

* Appareil robuste et rsistant ( chocs / intempries ) de conception simple avec un entretient

minimum. Les appareils dextrieurs doivent pouvoir tre manoeuvr mme dans des conditions

climatiques extrmes ( neige, glace ... ).

2.4 Interrupteur industriel en BT

Tension dutilisation ( 250, 380, 500, 660 V)

2.5 Interrupteur HT

Appareil surtout destin la coupure des distributions lectriques et aux alimentations des transfor-

mateurs

- Tension demploi 3.6, 5.5, 7.2, 23, 36 KV

- Courant demploi plusieurs centaines dampres

2.6 Dnomination des interrupteurs

- Tension demploi

- Courant demploi

- Pouvoir de coupure

- Nombre de ples


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3 Appareillage de commande : Le contacteur.

3.1 Fonction

Un contacteur est un interrupteur command distance. La fermeture des ples sobtient par

lalimentation dun lectroaimant de commande, lorsque lon coupe cette alimentation ==> courant

magntisant nul, les ples souvrent sous laction du ressort de rappel.

Le contacteur est donc normalement ouvert au repos, Lorsque les ples principaux sont ferms en

position repos il est appel rupteur.

Le contacteur permet dtablir ou dinterrompre lnergie lectrique dans un circuit en charge (

interrupteur command ) dans des conditions normales ou de surcharges, il possde donc un pouvoir

de coupure.

3.2 Symbole

3.3 Constitution gnrale

a) contacteur translation b) Contacteur rotation

- Elments de base du contacteur

- Ples principaux qui tablissent le courant ( quip dun dispositif de coupure de larc

lectrique )

- Electroaimant qui est lorgane moteur du contacteur

- Des contacts auxiliaires

- Bloc additionnel : contacts auxiliaires ou temporis


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3.4 Les ples ou contacts principaux

Le ple est constitu dun contact fixe et dun contact mobile, il est

caractris par son courant demploi, sa tension demploi, son pouvoir

de coupure et de fermeture.

Exemple ple soufflage magntique de 200 300 A

3.5 La bobine

La bobine produit le flux magntique ncessaire lattraction

du circuit magntique mobile. Elle est conue pour rsister auxchocs mcaniques provoqus par la fermeture et louverture du

contacteur. Elles sont particulirement rsistantes aux sur ten-

sion.

3.6 Le circuit magntique

- En courant alternatif

* Afin de rduire les pertes par courant de Foucault qui prennent naissance

dans toute masse mtallique soumise un flux alternatif, le circuit magntique

est feuillet. On utilise des tles dacier au silicium isoles entre elles et assem-

bles par rivets.

* Lorsque llectroaimant est ouvert, la rluctance du circuit magntique est

leve cest dire que limpdance de la bobine est faible. Il en rsulte dans cesconditions un appel de courant trs important, par contre une fois ferme, sa


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rluctance diminue, son impdance augmente, et le courant de maintient est

beaucoup plus faible. Courant de maintient 6 10 fois le courant dappel. On

dit que le contacteur alternatif est auto-adaptif.

* Alimenter sous une tension de 50 Hz le courant passe par 0 toute les 10

ms, le flux magntique passe par 0 est la partie mobile nest plus attire. Il enrsulte une vibration du contacteur ( 100 Hz ). Pour annuler cette vibration

on utilise une bague en cuivre qui embrasse les deux tiers de la surface por-

tante dune branche du circuit magntique. Cette bague a pour effet dviter,

en dphasant une partie du flux, que la force dattraction ne sannule. On

lappelle spire de Frager.

- En courant continu

* Nous navons pas de flux variable donc pas de perte par courant de Foucault on peut donc

utiliser des circuits magntiques massifs en fer doux.

* Lorsque le contacteur est ferm le courant de maintient est, comme pour le contacteur alterna-

tif, beaucoup plus faible. Pour rduire le courant absorb en position ferme on utilise une rsis-

tance branche en srie avec la bobine, cette rsistance est appele rsistance dconomie, elle est

mise en service par un contact auxiliaire en fin de fermeture.

3.7 Organes auxiliaires

a) Contacts instantans

Ils sont destins assurer auto alimentation, les asservissements, les verrouillages des

contacteurs dans les quipements. Il en existe deux types fermeture, et ouverture.

b) contact temporis

Le contact temporis permet dtablir ou douvrir un contact un certain temps aprs la fermeture

( au travail ), ou louverture ( au repos ) du contacteur qui lactionne.


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3.3 Choix des contacteurs

Pour choisir un contacteur il faut tenir compte dun grand nombre de paramtres.

a) Altitude

Laffaiblissement de la densit de lair avec laltitude agit sur son niveau disolation, donc sur la

tension demploi du contacteur, sur son pouvoir de coupure et donc par consquent sur son courant

demploi. Les contacteurs sont prvus pour fonctionner normalement jusqu une altitude de 3000

m, aprs il faut procder un dclassement.

b) Catgorie demploi:

Elle dfinit, pour lutilisation normale dun contacteur, les conditions dtablissement et de coupure

du courant, en fonction du courant nominal demploi "Ie" et de la tension nominale demploi Ue,

elle dpend :

- De la nature du rcepteur contrl ( rsistance, moteur cage, moteur bagues ... ).- Des conditions demploi dans lesquelles seffectuent les fermetures et les ouvertures ( moteur

lanc ou cal, en cours de dmarrage, freinage par contre courant ... ).

- En alternatif

* AC1

Elle sapplique tous les rcepteurs dont le facteur de puissance est au moins gal 0.95

- Chauffage

- Distribution

* AC2

Coupure du moteur pendant le dmarrage ou le freinage moteur bague

Elle concerne les applications pour les moteurs bagues. A la fermeture lintensit peut

atteindre 2.5 In, louverture, il peut couper lintensit de 2.5 fois lintensit nominale.

- Dmarrage rotorique

* AC3

Coupure du moteur lanc.

Elle concerne les moteurs cage, la coupure se faisant moteur lanc. A la fermeture lecourant peut atteindre 6 In, louverture le courant couper est voisin de In.

- Dmarrage direct

* AC4

Coupure moteur pendant le dmarrage ou le freinage moteur cage.

Elle concerne les applications pour les moteurs bagues. A la fermeture lintensit peut

atteindre 6 In, louverture, il peut couper lintensit de 6 fois lintensit nominale.

- Inversion du sens de marche

- Freinage par contre courant

- Marche par coups


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- En courant continu

* DC1, DC3, DC5 ( voir doc ).

c) Autres facteurs de choix

- Le courant nominal demploi.

- Le courant temporaire admissible

- Courant que peut supporter

- Le courant demploi maxi ith.

- Le courant temporaire admissible.

- La puissance nominale demploi.

- Le pouvoir de coupure.

- Le pouvoir de fermeture.

- Le facteur de marche (voir doc).

- Le nombre de millions de manoeuvres.

- La normalisation impose par certains organismes, ou certains utilisateurs.

3.8 Exemples de choix de contacteur

On prendra comme exemple une puissance de 11 KW sous 220V triphas pour un million de ma-

noeuvres

a) Pour un dpart de circuit de distribution

Dans un circuit de distribution le contacteur peut tre utilis:

- Comme contacteur de ligne


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Il devra tre associ un dispositif de protection contre les courts-circuits et les surcharge des

lignes de distribution. La dure du service est longue et le nombre de manoeuvres rduit, la ferme-

ture seffectue gnralement vide et louverture sur charge normale. Le pouvoir de coupure doit

tre lev pour palier tout incident, le contacteur doit tre coordonn avec les dispositifs de

protection.- Comme contacteur de couplage ou divisionnaire

Le contacteur est plac en aval du dispositif gnral de coupure, il est utilis pour lalimentation

de divers locaux. La dure du service est longue et le nombre de manoeuvres rduit, la fermeture

et louverture seffectuent gnralement vide.

Pour choisir ce type de contacteur on teint compte:

- Du courant thermique maximal admissible en catgorie AC1

- De la temprature ambiante qui si elle est suprieure 40 C pourra ncessiter lemploi

dun contacteur de calibre suprieur.

- De la section des cbles de raccordement.

Exemple

Contacteur divisionnaire pour lalimentation dun atelier, on envisage une

puissance disponible de 11 KW sous 220 V triphas.

I=

Pour 1 million de manoeuvres on trouve le contacteur LC1 D32 A65 ==> unconducteur dalimentation de 6 mm avec un courant dutilisation en AC1 de

32A

Choix :

b) Contacteur pour un circuit dclairage

Les circuits tant dfinis pour un nombre calcul de sources lumineuses non modifiables il suffit de

les protger contre les courts circuits avec des fusibles de type G1 32 A.

- Lampe filament

* Utilisation ncessitant peut de manoeuvres

* Cosvoisin de 1 ( 0.95 )

*Une pointe dintensit, pouvant varier de 15 20 In, doit tre prise en compte la ferme-

ture du circuit ( filament froid peut rsistant ).

Exemple

220 V triP= 11 KW


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In=

Donc IP = 18 In =

Cest le pouvoir de fermeture qui conditionne le choix du contacteur.On choisit un contacteur 50A en AC1 car son pouvoir de fermeture est de 550 A

Choix :

- Lampe vapeur de mercure

* Utilisation ncessitant peut de manoeuvres.

* Cos f voisin de 0.5, il sagit dun circuit selfique, et un arc important peut se produire au

moment de la coupure.

* La pointe dintensit lors de la mise sous tension est faible 1 1.6 In.

On utilise alors le contacteur dans la catgorie AC3

Lintensit couper est de

I =

Cest lintensit nominale qui dtermine le choix du contacteur

Choix :

- Lampe fluorescente ( lampe dcharge avec compensation du cos )

* Utilisation ncessitant peut de manoeuvre

* Cos f passe de 0.5 1

*Une pointe dintensit, pouvant varier de 15 20 In, doit tre prise en compte la ferme-

ture du circuit et il faut vrifier si le contacteur peut fermer le circuit.

Exemple

220 V tri

P= 11 KW

In=

Donc IP = 18 In

Cest le pouvoir de fermeture qui conditionne le choix du contacteur.


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On choisit un contacteur 50A en AC1 car son pouvoir de fermeture est de 550 A.

Choix :

c) Circuit de chauffage

- La variation de rsistance entre ltat froid et ltat chaud entrane une pointe dintensit

la fermeture de 2 3 In.

- Utilisation ncessitant peut de manoeuvre

- Coupure en charge du courant nominal

- Seul lintensit thermique est prendre en compte car le cos f est voisin de 1

- Les contacteurs tant gnralement dans des coffrets il faut tenir compte de llvation

de temprature ( de 55 60C).

Exemple

220 V tri

P= 11 KW

Cos= 0.95

In=

Donc on choisit un contacteur en AC1 de plus de 30.5 A

Choix

d) Alimentation du primaire dun transformateur

Lors de la fermeture du primaire du transformateur une pointe dintensit au cours de la premire

demie onde peut atteindre jusqu 25 30 fois In.

Cest le pouvoir de fermeture qui conditionne le choix du contacteur.

U = 380 V tri

Puissance du transformateur 12.5 KVA. Charge secondaire: Un

moteur 11 KW sous 220 V. Lintensit au primaire est de :

I =

On choisit un contacteur en AC3 de 40 A qui a un pouvoir de ferme-

ture de 800 A

Choix


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e ) Coupure dun moteur lanc

Cest le cas le plus frquent.

- AC2 Pour les moteurs a bagues.

- AC3 Pour les moteurs cage.

Exemple

U220 V

P= 11 KW

I emploi 39 A

Choix

Pour 1 million de cycle de manoeuvres en catgorie AC3 un contacteur 40 A pourra tre

utilis jusqu 2 millions

Dure de vie du contacteurPour lentretient des installations il est ncessaire davoir un ordre dide en ce qui concerne le

remplacement des contacteurs et donc de savoir leur dure de vie

- Dure de vie:

Cest lendurance lectrique dun contacteur en fonction du courant coup divis par le

nombre de manoeuvres horaires multipli par le nombre dheures travaill par mois multipli

par le nombre de mois travaill dans lanne.

Exemple un contacteur qui fonctionne 50 fois par heure, 200 heures par mois sur 10 mois par an

une dure de vie de :

f) Coupure durant le dmarrage ou le freinage

- AC2 Pour les moteurs a bagues.

- AC4 Pour les moteurs cage.


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* Utilisation utilisant un grand nombre de manoeuvres.

* Intensit couper importante.

* A chaque coupure un arc prend naissance entre les contacts et dtruit une partie de ceux ci.

Lusure est plus rapide quen AC3.

Exemple

U220 VP= 11 KW

I emploi 39 A

Moteur bagues

I coup = 2.5 Ie

Moteur cage

I coup = 6 Ie

choix

3.9 Complment

Pour les contacteur utilis pour les dmarrage, iIl convient de tenir compte du mode de fonctionne-

ment des contacteurs de dmarrage pour effectuer leur choix.

4. Les discontacteurs

Un discontacteur est lassociation dun contacteur et dun relais thermique. Ils peuvent tre assembls

ou compact.

5. Les intgrs (contacteurs-disjoncteur)

Lquipement dun circuit terminal doit raliser 5 fonctions essentielles:

- La protection contre les surcharges

- La protection contre les courts circuits

- La commande

- Le sectionnement

- Larrt durgence

Ces fonctions sont traditionnellement assures par des appareils distincts que

lon doit associer pour constituer des structures de type.

Fusible + contacteur + relais thermique

Ou

Disjoncteur + contacteur + relais thermique

Maintenant on trouve sur le march des appareils qui intgrent ses diffrentes

fonctions sous la forme dun botier compacte sur lequel on peut ajouter cer-

taine option qui complte linstallation du type contacteur disjoncteur.

Il comprend:-Un disjoncteur limiteur haut pouvoir de coupure:


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Il assure la protection contre les courts circuits, le pouvoir de coupure est trs lev et a pour

effet de limiter le courant de court circuit par une coupure ultra-rapide.

- Un contacteur

Pour le contrle automatique et la tlcommande.

- Un sectionnement

La fonction de sectionnement sur ce type dappareil est conforme la norme NF C 15 100.- Si on lui ajoute un module de protection magnto-termique il assure une protection contre

Les faibles surcharge et les surintensits moyennes, avec une possibilit de rglage.

6. Incidents entranant la dtrioration des contacteurs

Si un contacteur est dtrior il convient de vrifier son choix, si le choix est correct, le problme vient

souvent dun dfaut du circuit de commande qui entrane un mauvais fonctionnement de llectro aimant.

6.1 Les diffrentes sources de perturbations

a) Chute de tension du rseauUne chute de tension occasionne par le dmarrage du moteur, au moment ou les contacts se

touchent, entrane une perte dnergie au niveau du circuit magntique qui na plus assez de force

pour fermer les contacts, la pression sur les ples tant nulle, ceux ci se soudent, lorsque le moteur

atteint sa vitesse nominale, la tension augmente et le circuit magntique se ferme normalement,

mais les contacts peuvent rester souds.

Dans ce cas, cest linstallation qui est en cause. Il faut recalculer la longueur et la section des

conducteurs de ligne et ventuellement la puissance du transformateur dalimentation.

b) Chute de tension aprs une coupure secteur.

Lors de la reprise du secteur si plusieurs moteurs redmarrent en mme temps on peut avoir le

mme problme que prcdemment. Il faut prvoir un systme qui fasse dmarrer les moteurs avec

un dcalage dans le temps.

c) Chute de tension dans le circuit de commande

Si de nombreux contacts sont en srie dans le circuit de la bobine du contacteur il peut se pro-

duire une chute de tension qui sajoute la prcdente. Dans ce cas il faut relayer lappareillage et

limiter le nombre de contacts en srie avec la bobine du contacteur.

d) Vibration des contacts

Il peut arriver que la fermeture des contacteurs cre des vibrations dans dautres contacteurs

occasionnant ainsi des fermeture incomplte et un soudage des contacts. Un remde consiste alors

temporiser lordre de fermeture de quelques secondes.

c) Micro coupure du rseau

Lors de la refermeture du contacteur aprs une brve disparition de la tension du rseau ( quel-

que millisecondes), Il se produit dans le moteur une pointe dintensit pouvant atteindre le double

de la pointe dintensit au dmarrage, il y risque de soudure des ples par dpassement du

pouvoir de fermeture. Pour protger les contacts il faut, soit temporis la refermeture de plusieurs

secondes, soit retard louverture du contacteur ( alimentation avec redresseur et capacit).

6.2 Consquence des incidents

Si, par suite dune perturbation les ples dun contacteur se soudent, il ne se passe rien danormal avant

lordre darrt du moteur.


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A louverture le contacteur restera suspendu sur le ou les ples souds, les ples non souds souvriront

de quelques diximes de millimtres.

Un arc prend naissance et laisse passer le courant, le moteur continu tourner et larc lectrique brle

les contacts et met le feu lappareil.

Le courant ntant pas suprieur lintensit nominale, les protections nont pas intervenir avant que

le feu ait provoqu un court-circuit.

Exemple de soudure de contact

Documentation technique

Dfinition des catgories d'emploi

Caractristiques d'essais correspondant aux catgories d'emploi normalises en alternatif

Caractristiques principales en alternatif

Caractristiques principales en alternatif ou continu

Guide de choix

Dfinitions


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