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Les appareils de protection 1. Nature des perturbations : Tout phénomène qui en

Les appareils de protection 1. Nature des perturbations : Tout phénomène qui engendre une modification, plus ou moins grande, des valeurs nominales des grandeurs : tension, courant, est une perturbation. Ces perturbations sont de trois types :  Les surintensités : - les surcharges, - les courts circuits,  Les surtensions,  Les baisses et manques de tension. Nature des perturbations Causes Effets Moyens de protections Les surintensités  Les surcharges  Temporaires  Prolongées  Les courts circuits - Démarrage ou freinage d’un moteur. - Rupture d’une phase d’alimentation d’un moteur. - Moteur en dépassement de charge. - Fonctionnement abusif et simultané de plusieurs appa- reils électriques. - Contact électrique entre conducteurs portants des potentiels différents. - Peu de risques. - Échauffement lent et pro- gressif :  Vieillissement des isolants,  Destruction des iso- lants,  Incendies. - Formation d’un arc élec- trique. -Echauffement très impor- tant : destruction des câbles, voire du matériel. - Incendies. - création d’effets électrody- namiques. - Pas de coupure envisagée. - Coupure retardée mais de- venant rapide si l’amplitude de la surcharge est impor- tante. - Appareils de protection :  Disjoncteur avec dé- clencheur thermique,  Relais thermique. - Coupure instantanée. - Appareils de protection :  Disjoncteur avec dé- clencheur magnétique,  Relais magnétique,  Fusible. Les surtensions - Augmentation brutale de la tension due :  à des contacts acci- dentels avec la H.T,  à des conditions at- mosphériques : coup de foudre. - Destruction des isolants. - Coupure instantanée. - Appareils de protection :  Relais de surtension,  Parafoudre. 2. La protection contre les surcharges : le relais thermique 2.1. Symbole I t In IT In I t IP In Icc I t 2 2.2. Constitution 2.3. Principe de fonctionnement Il est constitué d’un bilame métallique composé de deux lames à coefficients de température différents. Le passage du courant, s’il est supérieur à la valeur de réglage du relais, provoque l’échauffement et la dé- formation de la bilame. Un contact électrique (contact NF) associé à cette bilame, déclenche le circuit de commande. Le relais thermique est généralement différentiel et / ou compensé.  Principe du dispositif différentiel En cas de coupure de phase ou de déséquilibre sur les trois phases d’alimentation d’un moteur, le dispositif dit différentiel agit sur le système de déclenchement du relais thermique pour éviter tout échauf- fement et risque de destruction du moteur.  Principe de la compensation en température Afin d’éviter tout déclenchement dû aux variations de la température ambiante, une bilame de com- pensation est monté sur le système principal du déclenchement. Cette bilame de compensation se déforme dans le sens opposé à celui des bilames principaux. 2.4. Réglage des relais thermiques  Arrivé du courant  Système de déclenchement  Réglage du calibre de déclenchement  Départ courant  Elément bimétallique  Contact auxiliaire  Bouton de réarmement 7 6 3 2.5. Réglage des relais thermiques Le relais thermique possède une certaine plage de réglage de son intensité de déclenchement Ir. On règle toujours le relais à la valeur nominale du courant absorbé par le récepteur qu’il protége Ir = In. L’intensité minimale (réelle) de déclenchement est égale, en générale, à 1.15 fois Ir. 2.6. Courbes de déclenchement des relais thermiques Exercice : Un récepteur (moteur) absorbe un courant nominal de 20 A. Une surcharge apparaît. On mesure un courant de surcharge de 40 A.  1er cas : pour une durée de surcharge de 20 s, est-ce que le relais thermique déclenche ? Réponse : On a : Ir = In = 20 A et de plus, la durée de surcharge est de 20 s Conclusion : (d’après la courbe) le relais thermique ne déclenche pas.  2ème cas : pour une durée de surcharge de 4 min, est-ce que le relais thermique déclenche ? Réponse : On a : Ir = In = 20 A et de plus, la durée de surcharge est de 4 min Conclusion : (d’après la courbe) le relais thermique déclenche. Il déclenche au bout de : 30 s à chaud, 33 s sur 2 phases, 1 min à froid. 2.7. Choix d’un relais thermique Document constructeur de chez TELEMECANIQUE 2 20 40 Ir Isur   2 20 40 Ir Isur   4 Exercice : Un récepteur (moteur) absorbe un courant nominal de 27 A. Donnez la réfé- rence du relais thermique choisi. Réponse : On a: In = 27 A, Alors Réf : LR2 D23 53. 3. La protection contre les courts circuits : le fusible 3.1. Symbole 3.2. Constitution  Tube  Capsule de contact  Disque de centrage de la lame fusible  Plaquette de soudure (elle lie la capsule  et la lame fusible )  Lame fusible  Sable (silice) 5 3.3. Principe de fonctionnement Le fusible est constitué d’une lame fusible dans une enveloppe fermée. Cette lame fusible fond si le cou- rant qui la traverse dépasse la valeur assignée. L’enveloppe quant à elle, contient du sable (silice) afin de permettre une coupure franche en évitant ainsi le maintient du passage de courant à travers l’arc électrique. 3.4. Présentation du fusible Il existe deux types de cartouche fusible : - cartouche cylindrique, - cartouche à couteaux. 3.4.1. Cartouche cylindrique Ils sont utilisés dans le domaine domestique ou le domaine industriel (selon leur taille). 3.5. Classification des cartouches fusibles Suivant leur utilisation, trois classes de fusibles peuvent s’employer : - les cartouches fusibles très rapides, - les cartouches fusibles standards, - les cartouches fusibles lents. Type Courbe de fusion Utilisation Très rapide (prosistor) Utilisé pour les protections des semi- conducteurs. Standard Type gG (écriture en noire) Utilisation générale. Lent Type aM (écriture en vert) Utilisé pour les forts courants transitoires : - démarrage des moteurs, - primaire des transformateurs. Non prévus pour une protection contre les faibles surcharges, les courants conventionnels de fusion ou de non fusion ne sont pas fixés. Ils fonctionnent à partir de 4 In environ. Type (classe) de la cartouche fusible Intensité nominale ou assignée Tension nominale ou assignée 3.4.2. Cartouche à couteaux On utilise ces cartouches dans le milieu industriel. 6 3.6. Caractéristique temps-courant 3.6.1.Courbe temps-courant 3.6.2. Exemple de caractéristiques des cartouches fusibles de type gG avec : Inf (I1): intensité de non fusion, courant supporté par le fusible pendant un temps conventionnel sans fondre. If (I2): intensité de fusion, courant qui provoque la fusion du fusible avant la fin du temps conventionnel. 3.7. Courbes de fusion Elles permettent de déterminer la durée de fonctionnement du fusible en fonction du courant qui le traverse avant sa fusion. 3.7.1. Cartouche cylindrique de type gG Remarque : un fusible de calibre 10 A commence à fondre à partir de 18 A au bout de 10 000 s. Inf If 7 3.7.2. Cartouche cylindrique de type aM Remarque : un fusible de calibre 10 A commence à fondre à partir de 48 A au bout de 60 s. 3.8 Choix d'un fusible Pour choisir un fusible, il faut connaître les caractéristiques du circuit à protéger : - circuit de distribution, fusibles gG; - circuit d’utilisation moteur, fusible aM. On choisit le calibre du fusible égal au courant : - À pleine charge de l'installation à protéger pour la classe gG. - Nominal du moteur à pleine charge pour la classe aM. Exemples :  Moteur triphasé 230 V – 08,5 A Fusible aM 10 A, socle 40 A, cartouche 14 x 51  Installation de chauffage électrique absorbant 34 A Fusible gG 40A, socle 40A, cartouche 14 x 51 Une protection par fusible peut s’appliquer à un départ (ligne) ou à un récepteur. Le choix du fusible s’effectue donc sur les points suivants :  La classe : gG ou aM.  Le calibre In  La tension d’emploi U (inférieure ou égale à nominale Un )  Le pouvoir de coupure  La forme du fusible (cylindrique ou à couteaux)  La taille du fusible 4. La protection contre les surcharges et les courts circuits : le disjoncteur magnéto-thermique 4.1. Symbole    D 8 4.2. Fonctions principales Il a deux fonctions principales : - couper et sectionner : rôle des pôles principaux, - protéger contre les surcharges et les courts circuits : rôle du dispositif thermique et du dis- positif magnétique. Remarque : Le disjoncteur peut-être muni de déclencheurs :  A courant différentiel résiduel de défaut pour la protection contre les contacts indirects ;  De baisse de tension, temporisés ou non. 4.3. Caractéristiques d'un disjoncteur 4.3.1. Grandeurs physiques a. Courant assigné ou nominal (IN) Le courant nominal est la valeur du courant que peut supporter indéfiniment un disjoncteur sans échauffement anormal. On l’appelle aussi calibre du disjoncteur. b. Courant de réglage (IR) Le courant de réglage IR est le courant maximal que peut supporter le disjoncteur sans déclenchement. Ce courant est lié au réglage du déclencheur thermique. IR est en général égale à 0,7 à 1 IN. c. Courant de fonctionnement (IM) Le courant de fonctionnement IM est le uploads/Industriel/ appareils-de-protection-pdf.pdf