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CHAPITRE 2 : APPAREILLAGE ELECTRIQUE PLAN Introduction Définition Catégories No

CHAPITRE 2 : APPAREILLAGE ELECTRIQUE PLAN Introduction Définition Catégories Notion d’arc électrique Appareillage de commande Appareillage d’isolement Appareillage de protection 2 Introduction On sert à désigner sous le terme appareillage électrique la totalité des matériels donnant la possibilité de la mise sous ou hors tension des portions d'un réseau électrique. 3 Définition Selon la Commission électrotechnique internationale (CEI), l’appareillage électrique est un terme général applicable aux appareils de connexion ainsi qu'à leur combinaison avec des appareils de commande, de mesure, de protection et de réglage qui leur sont associés. La norme distingue l'appareillage de connexion qui est conçu pour être utilisé dans le domaine de la production, du transport, de la distribution et de la transformation de l'énergie électrique. On regroupe surtout sous ce terme les appareils suivants : Contacteur, Sectionneur, Interrupteur, disjoncteur. 4 Catégories Ils sont classés en :  Appareillage à basse tension : la tension d'emploi est inférieure à 1 000 V.  Appareillage à haute tension : la tension assignée est supérieure à 1 000 V en courant alternatif, et supérieure à 1 500 V dans le cas de courants continus. La haute tension regroupe l'ancienne moyenne tension (HTA) et l'ancienne haute tension (HTB). 5 Catégories (suite) Il peuvent aussi être classés suivant la fonction assurée:  appareillage de commande : contacteur;  appareillage d’isolement: sectionneur;  appareillage de protection: disjoncteurs, relais thermique, fusible. 6 Notion d’arc électrique Définition Il prend naissance lors d'une manœuvre de coupure d'un circuit par un interrupteur dès la séparation des contacts, même sous une faible tension (qq 10V). Son apparition est facilitée si le circuit est inductif. L'arc électrique est un milieu conducteur, de température élevée (jusqu'à 5000°C). Les appareils de commande doivent pouvoir éliminer cet arc le plus rapidement possible. 7 Notion d’arc électrique (suite) Conséquences A la séparation de deux contacts sous tension (c'est le cas des pôles principaux d'un contacteur) provoque généralement la formation d'un arc électrique qui doit être rapidement éteint car : le courant électrique continue à circuler tant que l'arc électrique n'est pas éteint d'où le risque de ne pouvoir arrêter l'installation; l'arc s'accompagne d'un dégagement de chaleur important qui provoque l'usure voire la destruction de l'appareil de coupure (réduction de l'endurance électrique, risque de soudure des contacts), l'arc est dangereux de par sa mobilité. Risque d'amorçage entre phase- terre ou phase- phase et risque d'électrocution des personnels, 8 Relation arc-commande La capacité à "souffler" cet arc électrique (à le supprimer) sera donc donné par le pouvoir de coupure. Exemple: Un pouvoir de coupure de 10 kA permettra de couper un circuit où circule 10000 A max et de supprimer l'arc électrique qui résulte de l'ouverture de ce dernier. La fonction COMMANDE est assurée lorsque l’appareil possède la capacité de supprimer de l'arc électrique. Dans le cas contraire il n’est pas considéré comme un appareil de commande. 9 Méthodes d’élimination de l’arc • Les constructeurs utilisent plusieurs procédés de suppression de l'arc. Les plus répandus sont:  allongement de l'arc électrique; utilisation de matériaux anti-arc (cuivre, bronze, zinc);  guidage l'arc sur des contacts autres que les contacts utilisés dans l'installation, soufflage magnétique, 10 Appareillage de commande Le contacteur Un contacteur est un appareil électrotechnique conçu pour établir ou interrompre le passage du courant, à partir d'une commande électrique ou pneumatique. Ils sont utilisés afin d'alimenter des moteurs industriels de grande puissance et généralement des consommateurs de fortes puissances. Ils possèdent un pouvoir de coupure important. Ils sont aussi utilisés en milieu domestique pour alimenter des appareils électriques comme le chauffage ou le chauffe-eau, car les organes de commande (thermostat, interrupteur horaire et autres contacts de commande) risqueraient d'être rapidement détériorés par le courant trop important. 11 Symbole 12 Constitution Les contacts principaux (Pôles) : Contacts insérés dans les circuits principaux (du contacteur) et prévu pour établir, supporter et interrompre le courant dans le circuit. Organe de manœuvre : électro-aimant qui comprend : un circuit magnétique et une bobine d'attraction. une "spire de frager" ou "bague de déphasage" qui évite les vibrations dûes à l'alimentation en courant alternatif de la bobine du contacteur. • Les contacts auxiliaires instantanés et temporisés : réalise l'auto- alimentation (fonction mémoire), les verrouillages électriques, les asservissements, la logique de commande.... 13 Blocs spontanés et temporisés 14 Caractéristiques Valeurs assignées Tension d'emploi Ue : Tension d'emploi assignée jusqu'à 690 V. Courant d'emploi Ie : Courant d'emploi assigné défini par le constructeur: Courant nominal thermique Ith : Courant permanent maximal. Pouvoir de coupure : c'est la valeur efficace du courant maximal que le contacteur peut établir, sans soudure des contacts sous une tension donnée. 15 Catégories d'emploi Elles fixent les valeurs de courant que le contacteur doit établir ou couper lors des manœuvres en charge. 16 Facteur de marche : m C'est le rapport entre la durée de passage du courant (t) pendant un cycle de manœuvre et la durée de cycle (T). 17 Appareillage d’isolement : le sectionneur Rôle C’est un appareil électromécanique permettant de séparer, de façon mécanique, un circuit électrique et son alimentation. L'objectif est soit d'assurer la sécurité des personnes travaillant sur la partie isolée du réseau électrique ou bien d'éliminer une partie du réseau en dysfonctionnement pour pouvoir en utiliser les autres parties. Le sectionneur, à la différence du disjoncteur ou de l'interrupteur, n'a pas de pouvoir de coupure, ni de fermeture. Il est alors impératif d'arrêter l'équipement aval pour éviter une ouverture en charge. Dans le cas contraire de graves brûlures pourraient être provoquées, liées à un arc électrique provoqué par l'ouverture. Le sectionneur, pour satisfaire aux normes en vigueur, doit pouvoir être condamné en position ouverte. 18 Appareillage d’isolement : le sectionneur Rôle (suite) Son but est de séparer et d'isoler un circuit ou un appareil du reste de l'installation électrique afin de garantir la sécurité des personnes ayant à intervenir sur l'installation électrique pour entretien ou réparation. La NF C 15-100 § 462-1 et le "décret de protection des travailleurs" du 14/11/88 article 9 imposent que tout circuit électrique d'une installation électrique puisse être sectionné. 19 Aptitude au sectionnement Un appareil apte au sectionnement doit répondre aux exigences suivantes : • tous les conducteurs d’un circuit y compris le conducteur neutre (hormis s’il s’agit d’un conducteur PEN) doivent être simultanément coupés; • il doit être verrouillable ou cadenassable en position "ouvert" afin d'éviter toute refermeture non intentionnelle, au moins en milieu industriel; • Il doit être conforme aux normes de constructions internationales CEI 60947-1; et aux normes d’installation en vigueur dans le pays en particulier concernant la distance entre les contacts ouverts, les lignes de fuite, la tenue aux surtensions, etc. • il doit être possible de vérifier l'ouverture des contacts 20 Catégories de sectionneur Sectionneur basse tension : Cet appareil est souvent muni de fusibles, il est alors appelé sectionneur porte-fusibles. Certains sectionneurs comportent aussi des contacts de pré-coupure permettant de couper la commande des organes de puissance afin d'éviter une manœuvre en charge. 21 Sectionneur haute tension La fonction principale d'un sectionneur haute tension est de pouvoir séparer un élément d'un réseau électrique (ligne à haute tension, transformateur, portion de poste électrique, ...) afin de permettre à un opérateur d'effectuer une opération de maintenance sur cet élément sans risque de choc électrique. Le sectionneur doit : indiquer sans ambiguïté sa position : « coupure visible » ;  pouvoir être cadenassé pour garantir à l'opérateur qu'un circuit isolé ne sera pas refermé par inadvertance ; posséder une isolation entre les bornes, qui garantisse à l'opérateur qu'une surtension ne puisse pas mettre en défaut cette isolation et remettre malencontreusement le circuit sous tension. 22 Sectionneur de mise à la terre On combine fréquemment les sectionneurs haute tension et BT de forte puissance avec une mise à la terre . C'est un organe de sécurité, dont l'objectif est de fixer le potentiel d'une installation préalablement mise hors tension, pour permettre l'intervention humaine en toute sécurité sur une installation. 23 Symbole 24 Constitution On trouve principalement :  Les contacts principaux qui permettent d'assurer le sectionnement de l'installation et d'isoler la partie en aval. Ils sont câblés dans la partie puissance de l’installation.  Les contacts auxiliaires ou contact de pré coupure qui permettent de couper le circuit de commande du contacteur avant l’ouverture des pôles du sectionneur ce qui évite la coupure en charge. 25 26 Critères de choix le nombre de pôles; la valeur de la tension assignée; le courant assigné : Courant nominal In absorbé par la charge; le ou les contacts auxiliaires On peut parfois avoir des spécifications particulières telles : Le type de fusible; Le Type de raccordement : bornes à ressort ou vis étrier. Le Type de commande et de cadenassage : poignées latérales, frontales.. 27 Appareillage de protection 28 Rôle et définitions Leur rôle est d’éviter ou de limiter les conséquences destructrices des surintensités et de séparer la partie défectueuse du reste de l’installation. Toute protection comporte deux aspects liés ou séparés :  la détection des surintensités  et la coupure du circuit. On distingue : uploads/Industriel/ chapitre-2-appareillage-electrique-1.pdf