Disjoncteur DC unipolaire. Disjoncteurs dans une centrale solaire
- 0,4kV
- changer
- fusible
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4-13. PROTECTEURS DE RÉSEAU DC POUR TENSION NOMINALE JUSQU'À 24 V
Pour protéger contre les surintensités des circuits alimentés par des sources de courant continu de faible puissance avec des tensions allant jusqu'à 24 V, des disjoncteurs unipolaires sont utilisés (Fig. 4-40) avec un courant continu nominal de 2 à 50 A. Ils sont produits dans la même taille et ont une temporisation inversement dépendante du courant pour tous les courants supérieurs au courant limite, qui est compris entre le courant nominal et 120-130 % du courant nominal.
Riz. 4-40. Disjoncteur DC pour 50 A, 24 V.
À un courant égal à 200 % du courant nominal, la temporisation pour différentes versions est de l'ordre de 25 à 80 secondes lors du chauffage à partir d'un état froid et d'au moins 5 secondes après un échauffement avec le courant nominal. Le pouvoir de coupure est de 10,00 A avec un courant nominal des déclencheurs jusqu'à 10 A et 1 500 A pour les versions avec des courants nominaux plus élevés. Durée de vie garantie de 10 000 démarrages.
Un trait caractéristique de la conception est l'absence de déclenchement libre, ce qui est conseillé dans certains cas, car il permet de maintenir la machine dans un état fermé, malgré la présence d'une surintensité.
Lorsque la poignée est en position « marche », le contact mobile 1 est toujours plaqué contre le contact fixe 2 à l'aide d'un pion 8, qui est sollicité par un ressort 9. Dans ce cas, le bloc 3 comprime le ressort 4. Il est maintenu du fait que sa dent 5 a sauté derrière la dent 6 de la plaque thermobimétallique 7. En cas de surcharge, la plaque thermobimétallique se plie, les dents 5 et 6 se désengagent, et si la poignée n'est pas maintenue en position marche, alors un arrêt se produit, puisque sous l'influence du ressort 4 la poignée se déplace en position d'arrêt et la goupille 8 située à l'intérieur ouvre le contact.
4-14. MACHINE AUTOMATIQUE À ACTION SEMI-RAPIDE AB-45-1/6000
Automatique AB-45-1/6000 pour tension 750 V, courant 6 000 A DC - unipolaire, avec entraînement électromagnétique, déclencheur d'ouverture et déclencheur instantané maximum avec réglage réglable de 6 000 à 12 000 A. Il a été développé pour la protection des installations DC de forte puissance, principalement métallurgiques. Le schéma cinématique de base de la machine est approximativement le même que celui des machines universelles ; cependant, son propre temps de réponse est réduit, pour lequel un déclenchement maximum avec un shunt inductif est utilisé (Fig. 4-41).
Riz. 4-41. Déclencheur maximum avec shunt inductif pour disjoncteur automatique AB-45-1/6000 pour 6 000 I, 750 V DC.
Une partie du flux magnétique créé par le courant traversant la fenêtre 1 du circuit magnétique traverse le shunt 2 et empêche l'induit 3 de s'allumer. À des taux de croissance de courant élevés, le débit à travers le shunt de maintien augmente lentement en raison de l'influence du manchon en cuivre 4, ce qui conduit à une attraction accélérée de l'armature de déclenchement.
Lors des tests (L. 4-9], malgré l'énorme taux d'augmentation du courant (25-10 + 6 a/sec), le temps de réponse intrinsèque était de 10 - 15 ms, le courant n'était pas limité par la machine et atteignait 200 ms. kA, la machine a été détruite par des forces électrodynamiques. Dans des conditions similaires, la machine VAB-2 a limité le courant à 42 kA. Le pouvoir de coupure de l'AV-45-1/6000 a été testé à 90 kA à une tension de 500 V. la machine a coupé un tel courant avec un temps naturel de 20 à 35 ms et un temps total d'environ 40 ms.
Les disjoncteurs CC sont utilisés pour déconnecter un circuit sous charge. Dans les sous-stations de traction, des interrupteurs sont utilisés pour couper les lignes d'alimentation 600 V en cas de surcharges et de courants de court-circuit et pour couper le courant inverse des unités de redressement en cas de retour de flamme ou de panne de vannes (c'est-à-dire des courts-circuits internes lors d'un fonctionnement en parallèle). d’unités).
L'extinction d'un arc électrique par des interrupteurs automatiques s'effectue dans l'air sur les cornes d'extinction d'arc. L'arc peut être étendu à l'aide d'un souffle magnétique ou dans des chambres à fentes étroites.
Dans tous les cas de déconnexion du circuit et de formation d'un arc électrique, un mouvement naturel ascendant de l'arc se produit accompagné du mouvement de l'air chauffé par celui-ci, c'est-à-dire un souffle thermique.
Principalement utilisé disjoncteurs à grande vitesse.
Riz. 1. Oscillogrammes de courant et de tension lorsque le courant de court-circuit est coupé : a - avec un interrupteur à action lente, b - avec un interrupteur à grande vitesse
Le temps total T de coupure d'un courant de court-circuit ou d'une surcharge par un disjoncteur se compose de trois parties principales (Fig. 1) :
T = t o + t 1 + t 2
où t0 est le temps de montée du courant dans le circuit déconnecté jusqu'à la valeur du courant réglé, c'est-à-dire jusqu'à la valeur à laquelle se déclenche le dispositif de sectionnement du disjoncteur ; t1 est le temps d'arrêt du commutateur, c'est-à-dire le temps écoulé entre le moment où le réglage actuel est atteint et le moment où les contacts du commutateur commencent à diverger ; t2 - durée de combustion de l'arc.
Le temps de montée du courant dans le circuit t0 dépend des paramètres du circuit et du réglage du commutateur.
Le temps d'arrêt intrinsèque t1 dépend du type d'interrupteur : pour les interrupteurs non rapides, le temps d'arrêt intrinsèque est compris entre 0,1 et 0,2 s, pour les interrupteurs à grande vitesse, il est de 0,0015 à 0,005 s.
La durée de combustion de l'arc t2 dépend de l'amplitude du courant commuté et des caractéristiques des dispositifs d'extinction d'arc du disjoncteur.
Le temps d'arrêt total pour un interrupteur à action lente est compris entre 0,15 et 0,3 seconde, pour un interrupteur à grande vitesse - entre 0,01 et 0,03 seconde.
Grâce à son temps d'arrêt intrinsèque court, l'interrupteur rapide limite la valeur maximale du courant de court-circuit dans le circuit protégé.
Dans les sous-stations de traction, des disjoncteurs CC à grande vitesse sont utilisés : VAB-2, AB-2/4, TVA-43, VAB-20, VAB-20M, VAB-28, VAB-36 et autres.
Commutateur VAB-2 est polarisé, c'est-à-dire qu'il réagit au courant dans une seule direction - avant ou arrière, selon le réglage du commutateur.
En figue. La figure 2 montre le mécanisme électromagnétique d'un interrupteur CC.
Riz. 2. Mécanisme électromagnétique de l'interrupteur VAB-2 : a - section de l'interrupteur, b - limites d'usure des contacts de l'interrupteur VAB-2, (A - l'épaisseur minimale du contact fixe est de 6 mm, B - l'épaisseur minimale du contact mobile est de 16 mm) ; 1 - bobine de maintien, 2 - circuit magnétique, 3 - bobine de commutation, 4 - induit magnétique, 5 - poutre en acier supérieure, 6 - induit, 7 - bobine principale, 8 - bobine d'étalonnage, 9 - circuit magnétique en forme de U, 10 - sortie de bobine conductrice de courant, 11 - vis de réglage, 12 - plaque de dérivation, 13 - connexion flexible, 14 - butée, 15 - levier d'induit, 16 - axe du levier d'induit, 17 - contact fixe, 18 - contact mobile, 19 - levier de contact, levier de contact à 20 axes, 21 - axe avec rouleau, 22 - levier de verrouillage, 23 - ressorts de déclenchement, 24 - tige, 25 - vis de réglage, 26 - support, 27 - noyau de bobine de maintien
Le levier d'ancrage 15 (Fig. 2, a) tourne autour d'un axe 16, passé à travers la poutre supérieure en acier 5. Dans la partie inférieure du levier 15, constitué de deux joues en silumin, une ancre en acier 6 est serrée, et dans la partie inférieure du levier 15, constitué de deux joues en silumin, est serrée une ancre en acier 6, et dans la partie supérieure se trouve un manchon entretoise avec un axe 20, autour duquel tourne le levier de contact 19, constitué d'un ensemble de plaques de duralumin.
Au sommet du levier de contact se trouve un contact mobile 18 et en bas se trouve un sabot en cuivre avec une connexion flexible 13, à l'aide duquel le contact mobile est connecté à la bobine de courant principale 7 et à travers elle à la borne 10. Des deux côtés sont fixés au bas du levier de contact des butées 14, et du côté droit se trouve un axe en acier avec un rouleau 21, auquel sont fixés d'un côté deux ressorts de déclenchement 23. De l'autre côté, le les ressorts de déclenchement sont fixés avec des vis de réglage 25 dans un support 26, monté fixement sur une poutre en acier 5.
En position déconnectée, le système de leviers (levier d'induit et levier de contact) est entraîné en rotation par les ressorts de déconnexion 23 autour de l'axe 16 jusqu'à ce que l'induit 6 s'arrête dans la tige gauche du circuit magnétique en U.
Les bobines de commutation 3 et de maintien 1 du commutateur sont alimentées par leurs propres besoins en courant continu.
Pour allumer l'interrupteur, vous devez d'abord fermer le circuit de la bobine de maintien 1, puis le circuit de la bobine tournante 3. Le sens du courant dans les deux bobines doit être tel que les flux magnétiques créés par elles s'additionnent dans le bon sens. la tige du noyau du circuit magnétique 9, qui sert de noyau à la bobine tournante ; alors l'armature 6 sera attirée vers le noyau de la bobine de commutation, c'est-à-dire qu'elle sera en position « On ». Dans ce cas, l'axe 20 ainsi que le levier de contact 19 tourneront vers la gauche, les ressorts de déclenchement 23 s'étireront et auront tendance à faire tourner le levier de contact 19 autour de l'axe 20.
Lorsque l'interrupteur est éteint, l'induit magnétique 4 repose sur l'extrémité du noyau de la bobine tournante et, lorsque l'interrupteur est allumé, reste attiré vers l'extrémité du noyau par le flux magnétique total des bobines tournantes et de maintien. L'armature magnétique 4 est reliée au moyen d'une tige 24 à un levier de verrouillage 22, qui empêche le levier de contact de tourner jusqu'à ce que le contact mobile s'arrête contre le fixe. Par conséquent, il reste un écart entre les contacts principaux, qui peut être ajusté en modifiant la longueur de la tige 24 et doit être égal à 1,5-4 mm.
Si vous supprimez la tension de la bobine tournante, les forces électromagnétiques maintenant l'armature 4 en position attirée diminueront et les ressorts 23, à l'aide du levier de verrouillage 22 et de la tige 24, arracheront l'armature de l'extrémité du noyau de la bobine tournante. et tournez le levier de contact jusqu'à ce que les contacts principaux soient fermés. Par conséquent, les contacts principaux ne se fermeront qu'après l'ouverture du circuit de la bobine de commutation.
De cette manière, le principe de libération libre des commutateurs VAB-2 est mis en œuvre. L'écart entre l'armature magnétique 4 (autrement appelée armature de déclenchement libre) et l'extrémité du noyau de la bobine de commutation en position marche de l'interrupteur doit être compris entre 1,5 et 4 mm.
Le circuit de commande prévoit la fourniture d'une impulsion de courant à court terme à la bobine de commutation, dont la durée est suffisante uniquement pour avoir le temps de déplacer l'armature en position « On ». Après cela, le circuit de la bobine de commutation s'ouvre automatiquement.
La présence du déclenchement libre peut être vérifiée de la manière suivante. Un morceau de papier est placé entre les contacts principaux et le contact du contacteur est fermé. L'interrupteur est allumé, mais tant que le contact du contacteur est fermé, les contacts principaux ne doivent pas se fermer et le morceau de papier peut être retiré librement de l'espace entre les contacts. Dès que le contact du contacteur est ouvert, l'armature magnétique sera arraché de l'extrémité du noyau de la bobine tournante et les contacts principaux se fermeront. Dans ce cas, le morceau de papier sera pris en sandwich entre les contacts et ne pourra pas être retiré.
Lorsque l'interrupteur est allumé, un double coup caractéristique se fait entendre : le premier provient de la collision de l'armature et du noyau de la bobine de commutation, le second provient de la collision des contacts principaux fermés.
La polarisation du commutateur consiste à sélectionner la direction du courant dans la bobine de maintien en fonction de la direction du courant dans la bobine de courant principale.
Pour que l'interrupteur coupe le circuit lorsque la direction du courant dans celui-ci change, la direction du courant dans la bobine de maintien est sélectionnée de manière à ce que les flux magnétiques créés par la bobine de maintien et la bobine de courant principale coïncident en direction du noyau de la bobine de commutation. Par conséquent, lorsque le courant circule dans le sens direct, le courant du circuit principal aidera à maintenir l’interrupteur en position marche.
En mode d'urgence, lorsque la direction du courant principal change dans la direction opposée, la direction du flux magnétique créé par la bobine de courant principal dans le noyau de la bobine d'allumage changera, c'est-à-dire que le flux magnétique de la bobine de courant principale changera. sera dirigé contre le flux magnétique de la bobine de maintien et à une certaine valeur du courant principal le noyau de la bobine d'allumage sera démagnétisé et les ressorts de déclenchement déclencheront le disjoncteur. Les performances sont déterminées dans une large mesure par le fait que tandis que le flux magnétique dans le noyau de la bobine de commutation diminue, le flux magnétique dans le noyau de la bobine de courant principale augmente.
Pour que l'interrupteur coupe le circuit lorsque le courant augmente au-dessus du courant réglé dans le sens direct, la direction du courant dans la bobine de maintien est sélectionnée de manière à ce que le flux magnétique de la bobine de maintien dans le noyau de la mise sous tension La bobine est dirigée contre le flux magnétique de la bobine de courant principale lorsque le courant direct la traverse. Dans ce cas, avec une augmentation du courant principal, la démagnétisation du noyau de la bobine tournante augmente et à une certaine valeur du courant principal, égale ou supérieure au courant réglé, l'interrupteur est éteint.
Le courant de réglage dans les deux cas est régulé en modifiant la valeur actuelle de la bobine de maintien et en modifiant l'écart δ1.
La valeur actuelle de la bobine de maintien est régulée en modifiant la valeur de la résistance supplémentaire connectée en série avec la bobine.
La modification de l'écart δ1 modifie la résistance au flux magnétique de la bobine de courant principale. À mesure que l'intervalle δ1 diminue, la résistance magnétique diminue et, par conséquent, l'amplitude du courant de déconnexion diminue. L'écart δ1 est modifié à l'aide de la vis de réglage 11.
L'écart δ2 entre les butées 14 et les joues du levier d'induit 15 en position marche de l'interrupteur caractérise la qualité de la fermeture des contacts principaux et doit être compris entre 2 et 5 mm. L'usine produit des interrupteurs avec un écart δ2 égal à 4-5 mm. La taille de l'entrefer δ2 détermine l'angle de rotation du levier de contact 19 autour de l'axe 20.
L'absence d'espace δ2 (les butées 14 sont en contact avec les joues du levier d'induit 15) indique un mauvais contact ou un absence de contact entre les contacts principaux. Un écart δ2 inférieur à 2 ou supérieur à 5 mm indique que les contacts principaux ne sont en contact qu'au niveau du bord inférieur ou supérieur. L'écart δ2 peut être faible en raison de l'usure importante des contacts, qui sont dans ce cas remplacés.
Si les dimensions du contact sont suffisantes, alors l'espace δ2 est ajusté en déplaçant l'ensemble du mécanisme de commutation le long du cadre de commutation. Pour déplacer le mécanisme, les deux boulons qui fixent le mécanisme au châssis sont desserrés.
La distance entre les contacts principaux en position d'arrêt doit être de 18 à 22 mm. La pression des contacts principaux pour les interrupteurs avec un courant nominal jusqu'à 2 000 A inclus doit être comprise entre 20 et 26 kg et pour les interrupteurs avec un courant nominal de 3 000 A, entre 26 et 30 kg.
En figue. 2, b montre le système d'interrupteur mobile avec la désignation de la limite d'usure des contacts. Le contact mobile est considéré comme usé lorsque la dimension B devient inférieure à 16 mm, et le contact fixe lorsque la dimension A devient inférieure à 6 mm.
En figue. La figure 3 montre un schéma de commande détaillé du commutateur VAB-2. Le circuit prévoit la fourniture d'une impulsion à court terme à la bobine de commutation et ne permet pas de mise sous tension répétée lorsque le bouton d'alimentation est enfoncé pendant une longue période, c'est-à-dire qu'il offre une protection contre la « sonnerie ». La bobine de maintien fait circuler constamment du courant.
Pour allumer l'interrupteur, appuyez sur le bouton « On », fermant ainsi le circuit des bobines du contacteur K et du blocage RB. Dans ce cas, seul le contacteur est activé, ce qui ferme le circuit de la bobine de commutation VK.
Dès que l'armature prend la position « On », les contacts de bloc de fermeture de l'interrupteur BA se fermeront et les contacts de coupure s'ouvriront. L'un des contacts de bloc contourne la bobine du contacteur K, ce qui coupe le circuit de la bobine de commutation. Dans ce cas, toute la tension du réseau sera appliquée à la bobine du relais de blocage RB qui, lorsqu'elle est activée, contourne à nouveau la bobine du contacteur avec ses contacts.
Pour rallumer l'interrupteur, vous devez ouvrir le bouton d'alimentation et le refermer.
La résistance de décharge CP, connectée en parallèle avec la bobine de maintien DC, sert à réduire la surtension lors de l'ouverture du circuit de la bobine. La résistance réglable de la LED permet de modifier le courant de la bobine de maintien.
Le courant nominal de la bobine de maintien à une tension de 110 V est de 0,5 A et le courant nominal de la bobine tournante à la même tension et connexion parallèle des deux sections est de 80 A.
Riz. 3. Circuit électrique de commande de l'interrupteur VAB-2 : Arrêt. - bouton d'arrêt, DK - bobine de maintien, SD - résistance supplémentaire, CP - résistance de décharge, BA - contacts du bloc interrupteur, LK, LZ - voyants de signalisation rouge et vert, On. - bouton d'alimentation, K - contacteur et son contact, RB - relais de blocage et son contact, VK - bobine d'allumage, AP - interrupteur automatique
Les fluctuations de tension dans les circuits de fonctionnement sont autorisées de - 20 % à + 10 % de la tension nominale.
Le temps total pour désactiver le circuit à l'aide du commutateur VAB-2 est de 0,02 à 0,04 seconde.
L'extinction de l'arc lorsque le disjoncteur se brise sous charge se produit dans la chambre d'extinction d'arc à l'aide d'un souffle magnétique.
La bobine de soufflage magnétique est généralement connectée en série avec le contact fixe principal de l'interrupteur et est une bobine de la barre omnibus principale conductrice de courant, à l'intérieur de laquelle se trouve un noyau en ruban d'acier. Pour concentrer le champ magnétique dans la zone de formation d'arc sur les contacts, le noyau de la bobine magnétique des interrupteurs comporte des pièces polaires.
La chambre d'extinction d'arc (Fig. 4) est un caisson plat en amiante-ciment, à l'intérieur duquel se trouvent deux cloisons longitudinales 4. Un klaxon 1 est installé dans la chambre, à l'intérieur duquel passe l'axe de rotation de la chambre. Ce klaxon est connecté électriquement à un contact mobile. L'autre cornet 7 est monté sur un contact fixe. Pour assurer une transition rapide de l'arc du contact mobile au cornet 1, la distance entre le cornet et le contact ne doit pas dépasser 2-3 mm.
L'arc électrique qui se produit lors de la déconnexion entre les contacts 2 et 6 sous l'influence du fort champ magnétique de la bobine magnétique de soufflage 5 est rapidement soufflé sur les cornes 1 et 7, s'allonge, est refroidi par le flux d'air venant en sens inverse et les parois du chambre dans les espaces étroits entre les cloisons et s'éteint rapidement. Il est recommandé d'insérer des carreaux de céramique dans les parois de la chambre dans la zone d'extinction de l'arc.
Les chambres de suppression d'arc des interrupteurs pour des tensions de 1 500 V et plus (Fig. 5) diffèrent des chambres pour des tensions de 600 V par leurs dimensions hors tout plus grandes et la présence dans les parois extérieures de trous pour l'évacuation des gaz et de dispositifs de soufflage magnétique supplémentaires.
Riz. 4. Chambre de suppression d'arc de l'interrupteur VAB-2 pour une tension de 600 V : 1 et 7 - cornes, 2 - contact mobile, 3 - parois extérieures, 4 - cloisons longitudinales, 5 - bobine de soufflage magnétique, 6 - contact fixe
Riz. 5. Chambre de suppression d'arc de l'interrupteur VAB-2 pour une tension de 1500 V : a - conception de la chambre, b - circuit de suppression d'arc avec souffle magnétique supplémentaire ; 1 - contact mobile, 2 - contact fixe, 3 - bobine de soufflage magnétique, 4 et 8 - avertisseurs, 5 et 6 - avertisseurs auxiliaires, 7 - bobine de soufflage magnétique auxiliaire, I, II, III, IV - position de l'arc pendant le processus d'extinction
Le dispositif de soufflage magnétique supplémentaire est constitué de deux cornes auxiliaires 5 et 6, entre lesquelles est connectée une bobine 7. Au fur et à mesure que l'arc s'allonge, il commence à se fermer à travers les cornes auxiliaires et la bobine qui, en raison du passage du courant à travers elle, crée une explosion magnétique supplémentaire. Toutes les chambres sont dotées de couvercles de poteaux métalliques à l'extérieur.
Pour une extinction rapide et stable de l'arc, la divergence des contacts doit être d'au moins 4 à 5 mm.
Le corps de l'interrupteur est constitué d'un matériau non magnétique - le silumin - et est connecté à un contact mobile, il est donc sous pleine tension de fonctionnement pendant le fonctionnement.
Commutateur DC automatique haute vitesse TVA-42
Fonctionnement des disjoncteurs CC
Pendant le fonctionnement, il est nécessaire de surveiller l'état des contacts principaux. La chute de tension entre eux à la charge nominale doit être inférieure à 30 mV.
Les contacts sont nettoyés de l'oxyde à l'aide d'une brosse métallique (brosse à brosser). Lorsqu'un affaissement apparaît, ils sont retirés à la lime, mais les contacts ne doivent pas être limés pour retrouver leur forme plate d'origine, car cela entraîne une usure rapide.
Il est nécessaire de nettoyer périodiquement les parois de la chambre d'extinction d'arc des dépôts de cuivre et de carbone.
Lors de l'inspection d'un interrupteur à courant continu, l'isolation des bobines de maintien et de commutation est vérifiée par rapport au boîtier, ainsi que la résistance d'isolement des parois de la chambre d'extinction d'arc. L'isolation de la chambre de suppression d'arc est vérifiée en appliquant une tension entre les contacts principaux mobiles et fixes avec la chambre fermée.
Avant de mettre l'interrupteur en service après réparation ou stockage de longue durée, sa chambre doit être séchée pendant 10 à 12 heures à une température de 100 à 110°C.
Après séchage, la chambre est installée sur l'interrupteur et la résistance d'isolement est mesurée entre deux points de la chambre situés en face des contacts mobiles et fixes lorsqu'ils sont ouverts. Cette résistance doit être d'au moins 20 mOhm.
L'étalonnage des réglages des commutateurs est effectué en laboratoire en utilisant le courant reçu d'un générateur basse tension avec une tension nominale de 6-12 V.
Au poste, les disjoncteurs sont calibrés à l'aide du courant de charge ou à l'aide d'un rhéostat de charge à une tension nominale de 600 V. Une méthode d'étalonnage des commutateurs DC peut être recommandée en utilisant une bobine d'étalonnage de 300 tours de fil PEL d'un diamètre de 0,6 mm montée sur le noyau de la bobine de courant principale. En faisant passer un courant continu à travers la bobine, la valeur de réglage du courant est déterminée en fonction du nombre d'ampères-tours au moment où l'interrupteur est éteint. Les interrupteurs de la première version, produits antérieurement, se distinguent des interrupteurs de la deuxième version par la présence d'un amortisseur à huile.
Contenu:Tous les réseaux électriques utilisent un grand nombre de dispositifs dont la fonction principale est de protéger les lignes et les équipements contre les surcharges de courant et les courts-circuits. Parmi eux, les disjoncteurs de protection des réseaux se sont généralisés, assurant non seulement la protection, mais également la commutation des circuits. Ainsi, les disjoncteurs assurent l'allumage et l'extinction de sections spécifiques, les protégeant des surcharges de courant en déconnectant les circuits protégés en cas de situations d'urgence.
Types de machines électriques
Les disjoncteurs sont largement utilisés dans les systèmes d'alimentation électrique, offrant une protection fiable aux circuits et réseaux électriques, aux appareils électroménagers et aux équipements électriques. Leur tâche principale est de mettre le circuit hors tension au bon moment en coupant le courant électrique. Le disjoncteur se déclenche lors de courts-circuits, ainsi que lorsque les fils s'échauffent en raison de surcharges dans le réseau.
Les disjoncteurs de réseau peuvent fonctionner dans les circuits CC et CA, et les conceptions universelles peuvent fonctionner en présence de n'importe quel courant électrique dans le réseau. Selon leur conception, ils sont divisés en trois types, qui servent de base à d'autres types de disjoncteurs :
- Pistolets à air comprimé. Ils sont utilisés dans la production industrielle, où les courants dans les circuits peuvent atteindre plusieurs milliers d'ampères.
- Machines en coffret moulé. Ils se distinguent par une large plage de fonctionnement, allant de 16 à 1000 A.
- Machines modulaires. Ils sont largement utilisés dans les appartements et les maisons privées. Leur nom fait référence à la largeur standard, qui est un multiple de 17,5 mm, selon le nombre de pôles. Autrement dit, plusieurs commutateurs peuvent être utilisés simultanément dans un seul bloc.
Tous les disjoncteurs sont divisés en fonction du courant et de la tension assignés, puisque la plupart des dispositifs de protection sont installés dans des réseaux 220 ou 380 V.
Les disjoncteurs peuvent être à limitation de courant ou non. Dans le premier cas, la machine est un interrupteur dans lequel le temps d'arrêt est fixé à une valeur extrêmement faible, pendant laquelle les courants de court-circuit n'ont pas le temps d'atteindre leur maximum.
Les machines automatiques sont classées selon le nombre de pôles et peuvent être à un, deux, trois et quatre pôles. Ils sont équipés de déclencheurs à tension maximale, indépendante, minimale ou nulle. La rapidité de réponse est d'une grande importance lorsque les appareils peuvent être normaux, rapides et sélectifs. Certains appareils permettent une combinaison de caractéristiques techniques. Certains modèles sont équipés de contacts libres et les conducteurs y sont connectés de différentes manières.
Il existe une division en différents types selon la conception du déclencheur ou du disjoncteur installé dans la machine. Ces éléments jouent un rôle important et sont divisés en magnétiques et thermiques. Dans le premier cas, le disjoncteur est un disjoncteur rapide et assure une protection contre les courts-circuits. Le temps de réponse varie de 0,005 à 3-4 secondes. Le déclencheur thermique fonctionne beaucoup plus lentement et est donc principalement utilisé pour la protection contre les surcharges. La base de l'élément est une plaque bimétallique qui chauffe sous des charges croissantes. Le délai de réponse varie de 3 à 4 secondes à plusieurs minutes.
De plus, les machines sont divisées par type d'arrêt ou par. Chaque type A, B, C, D, K, Z. Par exemple, le type A est utilisé lors de l'ouverture de circuits comportant une longueur de câblage importante et protège bien les dispositifs à semi-conducteurs. La limite de fonctionnement est de 2 à 3 courants nominaux. Le type B est utilisé dans les systèmes d'éclairage à usage général et a un seuil de fonctionnement de 3 à 5 courants nominaux. Des informations plus détaillées sur chaque type de machine peuvent être extraites du tableau.
Types de déclencheurs de disjoncteur
Tous les déclencheurs utilisés dans les disjoncteurs peuvent être divisés en deux groupes. Le premier groupe comprend les dispositifs qui protègent les circuits électriques et sont capables de reconnaître l'apparition d'une situation critique lorsque des surintensités apparaissent. À la suite de l'activation, le développement ultérieur de l'accident est stoppé en raison de la divergence des principaux contacts de travail.
Le deuxième groupe de versions est représenté par des périphériques supplémentaires qui ne sont pas inclus dans le package de base des machines. Sur demande, les éléments suivants peuvent être installés :
- Déclencheurs indépendants capables d'éteindre à distance les disjoncteurs lorsqu'un signal est reçu du circuit auxiliaire.
- Déclencheur à sous-tension. Arrête la machine si la tension descend en dessous des limites autorisées.
- Déclencheur à tension nulle. Ses contacts s'ouvrent lorsqu'une chute de tension importante se produit.
Libération thermique
L'échantillon de dégagement thermique représenté sur la figure est réalisé sous la forme d'une plaque bimétallique. Pendant le processus de chauffage, il se plie, change de forme et affecte le mécanisme de libération. Pour réaliser une plaque, deux bandes métalliques sont reliées mécaniquement l'une à l'autre. Le matériau de chaque ruban a un coefficient de dilatation thermique différent. La connexion se fait par brasage, soudage ou rivetage. La courbure de la plaque est formée en raison de différents changements de longueur pendant le chauffage. Les déclencheurs thermiques offrent une protection contre les courants de surcharge et peuvent être configurés pour un mode de fonctionnement spécifié.
Le principal avantage du déclencheur thermique est sa haute résistance aux vibrations, l'absence de pièces frottantes et la capacité de travailler dans des conditions sales. Ils se caractérisent par leur simplicité de conception et leur faible coût. Les inconvénients incluent une consommation d'énergie constante, une sensibilité aux changements de température et la possibilité de fausses alarmes en cas de chauffage par des sources étrangères.
Les déclencheurs électromagnétiques à action instantanée sont également largement utilisés. Structurellement, ils se présentent sous la forme d'un solénoïde avec un noyau qui agit sur le mécanisme de déclenchement. Lorsque le supercourant traverse l'enroulement du solénoïde, il crée un champ magnétique qui déplace le noyau et surmonte simultanément la résistance du ressort de rappel.
Le déclencheur électromagnétique est configuré pour se déclencher en cas de court-circuit dont la valeur est de 2-20 ln. À son tour, la valeur de ln = 200 A. L'erreur de réglage peut être de 20 % dans un sens ou dans l'autre par rapport à la valeur spécifiée. Par conséquent, les réglages de déclenchement des disjoncteurs de puissance sont indiqués en ampères ou en multiple du courant nominal. Les disjoncteurs modulaires ont des caractéristiques de protection désignées B (3-5), C (5-10) et D (10-50), où les valeurs numériques correspondent au courant nominal maximum ln auquel se produit la séparation des contacts.
Déclenchement électromagnétique
Les principaux avantages des déclencheurs électromagnétiques sont la résistance aux vibrations, aux chocs et autres influences mécaniques, ainsi que la simplicité de conception, qui facilite la réparation et la maintenance de l'appareil. Les inconvénients incluent le fonctionnement instantané, sans temporisation, ainsi que la création d'un champ magnétique pendant le fonctionnement.
La temporisation est d'une grande importance car elle assure la sélectivité. En cas de sélectivité ou de sélectivité, la machine d'entrée reconnaît la présence d'un court-circuit, mais celui-ci est ignoré pendant un certain temps défini. Pendant cette période, le dispositif de protection en aval doit avoir le temps de fonctionner, arrêtant non pas l'ensemble de l'objet, mais uniquement la zone endommagée.
Bien souvent, les déclencheurs thermiques et électromagnétiques sont utilisés ensemble, en connectant les deux éléments en série. Cette combinaison est appelée déclenchement combiné ou thermomagnétique.
Sortie de semi-conducteur
Les dispositifs plus complexes incluent les versions de semi-conducteurs. Chacun d'eux comprend une unité de commande, des transformateurs de mesure pour courant alternatif ou des amplificateurs magnétiques pour courant continu, ainsi qu'un électro-aimant d'actionnement qui remplit la fonction d'un déclencheur indépendant. À l'aide de l'unité de contrôle, un programme défini par l'utilisateur est configuré, sous la direction duquel les contacts principaux seront libérés.
Pendant le processus de configuration, les actions suivantes sont effectuées :
- Le courant nominal de la machine est ajusté
- La temporisation dans les zones de surcharge et de court-circuit est ajustée.
- Le réglage de la réponse aux courts-circuits est déterminé.
- Configuration des interrupteurs de protection à déclencher par commutation monophasée.
- Réglage d'un interrupteur qui désactive la temporisation lorsqu'un court-circuit fait passer le mode de sélectivité en mode instantané.
Version électronique
La conception du déclencheur électronique ressemble à celle d’un dispositif semi-conducteur similaire. Il se compose également d'un électro-aimant, d'appareils de mesure et d'une unité de commande. La valeur du courant de fonctionnement et le temps de maintien sont réglés par étapes, garantissant un fonctionnement garanti en cas de court-circuit et de courants d'appel.
Les avantages de ces appareils sont une variété de réglages et la possibilité de choisir, le fonctionnement du programme installé avec une grande précision, la présence d'indicateurs de performance et de raisons de fonctionnement, une communication sélective logique avec les commutateurs situés au-dessus et en dessous de la machine.
Les inconvénients incluent le prix élevé, la fragilité de l'unité de commande et la sensibilité à l'influence des champs électromagnétiques.
Les disjoncteurs modulaires DC, ou plus simplement les disjoncteurs, sont utilisés dans les réseaux électriques et les installations électriques, les armoires de télécommunication et les panneaux d'automatisation. Pourquoi sont-ils appelés modulaires ? Le fait est qu'ils sont produits dans des boîtiers compacts standards et sont des modules unipolaires, qui peuvent être constitués d'appareils unipolaires, bipolaires ou tripolaires. Selon la norme en vigueur, la largeur d'un de ces poteaux est de 17,5 mm.
Un disjoncteur CC est différent d'un disjoncteur ordinaire en ce sens qu'il coupe automatiquement le circuit en cas de court-circuit ou de surcharge. La conception de l'appareil comprend plusieurs éléments principaux :
Les disjoncteurs modernes contiennent deux déclencheurs (dispositifs de protection) :
De ce qui précède, il s'ensuit que les commutateurs DC sont capables de résoudre les problèmes suivants :
Notez qu'un disjoncteur CC diffère de son homologue CA principalement par sa polarité. Ceci doit être pris en compte lors de sa connexion.
Principaux avantages
Les interrupteurs automatiques se sont généralisés en raison de nombreux avantages :
De plus, les disjoncteurs fonctionnant en courant continu sont disponibles dans une variété de courants nominaux allant de 6 à 125 A, ce qui vous permet de les choisir pour n'importe quel équipement et n'importe quel réseau électrique.
Caractéristiques importantes
Les disjoncteurs pour fonctionnement en courant continu présentent les principales caractéristiques suivantes :
Comme nous l'avons dit ci-dessus, la désignation par lettre est utilisée pour la caractéristique temps-courant :
Ainsi, pour assurer la protection du réseau, lors du choix d'un disjoncteur, il est nécessaire de sélectionner ses caractéristiques en fonction des caractéristiques des équipements et des câbles.
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Beaucoup de gens savent grâce aux cours de physique à l'école que le courant peut être alternatif et constant. Si nous pouvons encore dire quelque chose avec certitude sur l'utilisation du courant alternatif (tous les récepteurs électriques domestiques sont alimentés en courant alternatif), alors nous ne savons pratiquement rien du courant continu. Mais puisqu’il existe des réseaux DC, cela signifie qu’il y a des consommateurs et, par conséquent, ces réseaux doivent également être protégés. Nous verrons dans cet article où se trouvent les consommateurs DC et quelle est la différence entre les dispositifs de protection pour ce type de courant.
Aucun des deux types de courant électrique n'est « meilleur » que l'autre - chacun est adapté à la résolution de problèmes spécifiques : le courant alternatif est idéal pour produire, transmettre et distribuer de l'électricité sur de longues distances, tandis que le courant continu trouve son application dans des installations industrielles spéciales, des installations d'énergie solaire. , centres de données, sous-stations électriques, etc.
Armoire de distribution DC pour sous-station électrique
Comprendre les différences entre le courant alternatif et le courant continu permet de comprendre clairement les défis auxquels sont confrontés les disjoncteurs CC. Le courant alternatif de fréquence industrielle (50 Hz) change de direction dans le circuit électrique 50 fois par seconde et « passe » par la valeur zéro le même nombre de fois. Ce « passage » de la valeur du courant par zéro contribue à l'extinction rapide de l'arc électrique. Dans les circuits à courant continu, la valeur de la tension est constante, tout comme la direction du courant dans le temps. Ce fait rend beaucoup plus difficile l’extinction d’un arc DC et nécessite donc des solutions de conception spéciales.
Graphiques combinés des modes normal et transitoire lors de la déconnexion : a) courant alternatif ; b) courant continu
Une telle solution consiste à utiliser un aimant permanent (3). Le mouvement d'un arc dans un champ magnétique est l'une des méthodes d'extinction dans les appareils jusqu'à 1 kV et est utilisé dans les disjoncteurs modulaires. L'arc électrique, qui est essentiellement conducteur, est affecté par un champ magnétique et est aspiré dans la chambre d'extinction de l'arc, où il est finalement éteint.
1 - contact mobile
2 - contact fixe
3 - soudure de contact contenant de l'argent
4 - aimant
5 - chambre d'extinction d'arc
6 - support
La polarité doit être respectée
Une autre différence, peut-être essentielle, entre les disjoncteurs AC et DC est la présence de polarité dans ces derniers.
Schémas de câblage des disjoncteurs CC unipolaires et bipolaires
Si vous protégez un réseau CA monophasé à l'aide d'un disjoncteur bipolaire (avec deux pôles protégés), il n'y a aucune différence quant au pôle auquel vous connectez le conducteur de phase ou le conducteur neutre. Lors du raccordement de disjoncteurs à un réseau DC, la polarité correcte doit être respectée. Lors de la connexion d'un interrupteur DC unipolaire, la tension d'alimentation est fournie à la borne « 1 », et lors de la connexion d'un interrupteur DC bipolaire, la tension d'alimentation est fournie aux bornes « 1 » et « 4 ».
Pourquoi est-ce si important? Regarder vidéo. L'auteur de la vidéo réalise plusieurs tests avec un interrupteur de 10 ampères :
- Allumer l'interrupteur du réseau avec la bonne polarité - rien ne se passe.
- Le commutateur est installé dans le réseau avec polarité inversée ; paramètres réseau U=376 V, I=7,5 A. Résultat : forte émission de fumée suivie de l'allumage de l'interrupteur.
- L'interrupteur est installé avec la bonne polarité et le courant dans le circuit est de 40 A, soit 4 fois sa valeur nominale. La protection thermique, comme il se doit, a ouvert le circuit protégé au bout de quelques secondes.
- Le dernier test, le plus rigoureux, a été réalisé avec le même excès de courant quadruple et la même polarité inversée. Le résultat ne s'est pas fait attendre : un allumage instantané.
Ainsi, les disjoncteurs DC sont des dispositifs de protection utilisés pour les installations d'énergie alternative, les systèmes d'automatisation et de contrôle des processus industriels, etc. Des versions spéciales des caractéristiques de protection Z, L, K permettent de protéger les équipements de haute technologie des entreprises industrielles.