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Date de mise à jour : 21 mars 2024

Le guide ultime des disjoncteurs pneumatiques à usage industriel

Disjoncteurs aériens sont des dispositifs électriques qui aident à prévenir les dommages et les dangers potentiels en interrompant le flux du circuit lorsque des défauts électriques sont détectés.

Ces appareils constituent des gardiens essentiels au sein des systèmes électriques industriels.

Lorsque des courants excessifs tels que des courts-circuits ou des surcharges menacent, ces dispositifs spécialisés entrent en action – interrompant le flux d’électricité pour éviter des dommages potentiellement catastrophiques.

Dans les usines, les centrales et les grandes installations commerciales, une panne électrique peut être catastrophique. Les disjoncteurs de fuite à la terre constituent la première ligne de défense, préservant l'intégrité de l'ensemble du système. 

Ce guide dévoile le fonctionnement interne des disjoncteurs à air : leurs principes, types, applications, critères de sélection, installation et bien plus encore.

Lisez la suite pour en savoir plus.

Principe de fonctionnement de l'ACB

La simplicité sous-tend un PBRfonctionnement de . Mais pour que vous compreniez Comment fonctionnent les disjoncteurs à air, il faut d'abord connaître la construction.

Structure et composants de l'ACB

Un disjoncteur à air (DCA) est composé de plusieurs éléments clés conçus pour contrôler, contenir et éteindre les arcs électriques afin de protéger les circuits. Voici une brève description et la fonction de chaque élément :

Chute d'arcUne chambre avec des plaques métalliques disposées pour capturer et refroidir l'arc lorsqu'il se forme. Sa fonction principale est de diviser l'arc en segments plus petits, dissipant rapidement la chaleur et éteignant l'arc, ce qui contribue à protéger le circuit contre les dommages.
Cracheur d'arcDes plaques métalliques situées dans la chambre de coupure divisent l'arc en segments plus petits. Cette division réduit l'intensité de l'arc, ce qui facilite son extinction, protégeant ainsi le disjoncteur de la surchauffe et prolongeant sa durée de vie.
Coureurs d'ArcBandes conductrices qui guident l'arc depuis les contacts principaux jusqu'à la chambre de coupure. Leur fonction est de diriger l'arc loin des zones sensibles et vers la chambre de coupure où il peut être géré et éteint en toute sécurité.
Contacts ArcContacts spécialement conçus pour gérer l'arc lorsque le disjoncteur fonctionne. Ils supportent l'essentiel de l'énergie de l'arc, protégeant ainsi les contacts principaux de l'usure. En absorbant les dommages causés par l'arc, ils garantissent une durée de vie plus longue des contacts principaux, améliorant ainsi la durabilité du disjoncteur. 

Comment fonctionnent les ACB

Les disjoncteurs à air s'appuient sur deux ensembles de contacts : les contacts principaux, en cuivre argenté pour minimiser la résistance de contact, et les contacts d'arc, fabriqués à partir d'un alliage de cuivre résistant à la chaleur.

Lorsque les contacts du disjoncteur se séparent, un arc se forme entre eux. 

Cependant, cet arc est rapidement éteint par un jet d'air comprimé. 

Cet air refroidit et allonge l’arc jusqu’à ce qu’il cesse, interrompant ainsi le flux de courant. 

Pendant le fonctionnement, les contacts principaux se ferment en premier pour transporter le courant et se séparent en premier pour transférer l'arc aux contacts d'arc, réduisant ainsi l'usure des contacts principaux. 

Un fonctionnement fiable et constant dépend de cette alimentation en air comprimé, fournie par un compresseur ou un réservoir toujours prêt.

Les inserts en acier dans la goulotte génèrent un champ magnétique qui pousse l'arc vers le haut, où il est divisé et refroidi par des plaques d'acier dans la goulotte. 

L'arc s'éteint finalement lorsqu'il s'allonge, se refroidit et perd de la puissance, bien qu'à des courants plus faibles, l'extinction puisse être moins efficace en raison de forces électromagnétiques plus faibles.

Types de disjoncteurs pneumatiques

Bien que la création et l’extinction d’un arc dans l’air restent le concept central, les ACB prennent diverses formes adaptées aux conditions de fonctionnement uniques.

1. Type à rupture simple ACB ou ACB à souffle croisé

La simplicité est la marque de ce design. Les contacts se séparent dans une chambre remplie d'air comprimé et le souffle d'air est dirigé à travers le trajet de l'arc. Ce flux d’air transversal provoque l’allongement de l’arc et éventuellement son extinction. Ces disjoncteurs sont souvent utilisés dans les applications à basse tension.

2. Type d'éruption magnétique ACB

Ces disjoncteurs utilisent un champ magnétique puissant en plus du souffle d'air. Le champ magnétique provoque la rotation et l'allongement de l'arc, améliorant ainsi le processus de refroidissement et d'extinction de l'arc. Cette conception est particulièrement adaptée aux applications haute tension où l'arc est plus intense.

3. Disjoncteur à jet d'air

Pour les systèmes de transport et de distribution haute tension, le disjoncteur à air soufflé est idéal. Il utilise un puissant souffle d'air comprimé, généré par un réservoir à haute pression ou un système de compresseur, pour allonger et éteindre rapidement l'arc. Ces disjoncteurs sont conçus pour gérer les immenses niveaux d’énergie rencontrés dans de telles applications.

4. Disjoncteur de coupure d'air de goulotte d'air

Imaginez une série de plaques ou de goulottes isolantes guidant l'arc lors de sa formation. L'arc est obligé de traverser ces goulottes, où il rencontre les effets de refroidissement et d'extinction du souffle d'air. Cette conception est largement utilisée dans les applications moyenne tension.

Applications et évaluations

Les disjoncteurs pneumatiques sont tout simplement polyvalents. Ils constituent un choix privilégié dans de nombreux secteurs industriels applications, y compris:

1. Applications haute tension

Dans les systèmes de transmission et de distribution haute tension, les disjoncteurs à air soufflé occupent une place centrale. Ces gadgets résistent et éteignent les arcs alimentés par d’immenses énergies électriques, protégeant ainsi les réseaux complexes qui acheminent l’énergie sur de vastes distances. 

Un arc soutenu dans de tels systèmes pourrait déclencher des pannes généralisées et faire des ravages. Entrez dans le souffle d'air ACB – libérant des torrents d'air comprimé pour allonger et réprimer de force même les arcs les plus redoutables, évitant ainsi la catastrophe.

2. Applications moyenne tension

Les installations industrielles et les bâtiments commerciaux fonctionnent dans le domaine de la moyenne tension, leurs artères électriques transportant des courants importants mais mesurés. Ici, les ACB à goulotte d'air et à soufflage magnétique brillent, offrant des solutions polyvalentes de gestion de l'arc. 

Les disjoncteurs à goulotte d'air utilisent des goulottes isolantes pour canaliser et refroidir l'arc, tandis que les modèles à éruption magnétique utilisent des forces électromagnétiques pour catalyser la rotation et l'allongement de l'arc avant que le souffle d'air ne l'éteigne.

3. Courant nominal de court-circuit

Le courant nominal de court-circuit d'un ACB mesure sa capacité à résister et à interrompre les courants de défaut extrêmes qui surgissent lors de courts-circuits. Cette valeur reflète l'endurance électromécanique du disjoncteur, garantissant qu'il peut contenir et éteindre l'arc en toute sécurité sans subir de dommages. Des valeurs nominales plus élevées équivalent à une meilleure résilience aux courts-circuits, une considération essentielle pour les applications sujettes à de tels événements.

4. Courants continus

Alors que les événements de court-circuit exigent des exploits momentanés, les ACB doivent également faire preuve de performances inébranlables pendant les opérations en régime permanent. Leurs valeurs de courant continu définissent la charge maximale qu'ils peuvent conduire de manière fiable sans surchauffe ni compromettre l'intégrité de l'isolation. Cette métrique guide la sélection des applications avec des demandes de courant connues et soutenues, garantissant que l'ACB choisi fonctionne bien dans ses limites thermiques.

Critères de sélection – Choisir un disjoncteur aérien

Choisir le disjoncteur pneumatique idéal n’est pas une tâche unique. Plusieurs facteurs clés dictent la solution optimale.

1. Tension et courant nominal

Peut-être la considération la plus fondamentale : les paramètres de tension et de courant de l'application doivent s'aligner parfaitement sur les valeurs nominales de l'ACB. 

La sélection d’un disjoncteur insuffisamment calibré pourrait s’avérer désastreuse, incapable de contenir ou d’interrompre efficacement les défauts. À l’inverse, trop de spécifications entraîne des coûts inutiles. Une adéquation prudente des notations aux conditions opérationnelles est primordiale.

2. Réalités environnementales

Les ACB ne fonctionnent pas dans des environnements contrôlés et stériles. Les températures extrêmes, les niveaux d’humidité, les conditions intérieures/extérieures et les polluants ou contaminants potentiels ont tous un impact sur les performances et la longévité. 

Une installation industrielle intérieure à température contrôlée permet différentes options ACB par rapport à une sous-station extérieure soumise aux éléments. Les évaluations environnementales guident les sélections appropriées.

3. Contraintes d'espace

Des contraintes spatiales surviennent fréquemment, nécessitant des conceptions ACB compactes qui optimisent l'encombrement sans compromettre la fonctionnalité. Le routage des câbles d'entrée/sortie, les exigences d'accès pour la maintenance et les dégagements autour du disjoncteur sont tous pris en compte dans l'équation dimensionnelle. Pour les espaces confinés, les modèles dotés d’une géométrie ingénieuse et peu encombrante s’avèrent inestimables. 

4. Considérations relatives à l'entretien

Comme tout composant travaillant dur, les ACB nécessitent un entretien périodique pour garantir un service durable et fiable. Certaines conceptions facilitent un accès plus facile, des inspections plus rapides et des remplacements de pièces plus fluides que d’autres. Lorsque les exigences de maintenance sont strictes ou que les temps d’arrêt opérationnels sont coûteux, les modèles donnant la priorité à la maintenabilité ont la priorité.

Installation et maintenance des ACB

Lorsqu’il s’agit d’ACB, une installation appropriée et un entretien cohérent sont essentiels. Voici quelques directives générales :

1. Préparation et installation du site 

La préparation du site est cruciale avant qu’un ACB ne commence ses fonctions. Cela comprend l'évaluation de l'espace libre pour permettre l'exploitation, l'accès à la maintenance et la ventilation. Les évaluations structurelles garantissent que la surface de montage peut résister au poids du disjoncteur et aux forces électromagnétiques en cas de danger.

Des directives d'installation rigoureuses dictent des aspects critiques tels que les terminaisons de câbles, les procédures de mise à la terre et l'alignement des interfaces pour atténuer les contraintes électriques. Leur respect est essentiel pour la sécurité et les performances.

2. Inspections et tests périodiques

À l’instar des instruments finement réglés, les ACB nécessitent des inspections et des tests réguliers pour valider l’intégrité opérationnelle. Les examens visuels identifient les signes d'usure, de surchauffe ou de contamination qui pourraient entraver la fonctionnalité. Les mesures de résistance sur les surfaces de contact détectent une dégradation qui pourrait nuire aux capacités de transport de courant. 

Les tests de synchronisation évaluent la réactivité du disjoncteur, garantissant que les défauts sont interrompus dans les délais spécifiés. Ces évaluations périodiques préviennent les pannes potentielles et éclairent les interventions de maintenance proactives.

3. Dépannage des problèmes courants

Même avec des précautions, des problèmes peuvent survenir pendant la durée de vie d'un ACB. La surchauffe due à des charges lourdes ou à une mauvaise ventilation reste un risque, nécessitant un ajustement de la charge ou des corrections du débit d'air. L’érosion de contact due à l’utilisation ou aux contaminants nécessite une finition ou un remplacement. 

Des problèmes mécaniques ou des verrouillages défectueux peuvent entraver la séparation des contacts, nécessitant un réétalonnage ou le remplacement de pièces. Le dépannage identifie les problèmes pour des correctifs spécifiques.

4. Précautions de sécurité

L’application de protocoles de sécurité stricts n’est pas négociable lorsque l’on travaille avec des ACB. Les procédures de verrouillage/étiquetage garantissent que l’équipement est correctement mis hors tension et isolé avant la maintenance. Les pratiques de mise à la terre lient temporairement les composants conducteurs pour dissiper les charges résiduelles. 

Les équipements de protection individuelle tels que les outils isolés, les vêtements résistants aux arcs et les écrans faciaux protègent le personnel des risques potentiels d'arc électrique. Les plans d'intervention d'urgence délimitent les actions critiques en cas d'incidents, atténuant ainsi les risques pour le personnel et les actifs. La complaisance face à des forces aussi redoutables est inacceptable.

Autres questions fréquemment posées sur les disjoncteurs à air

Quelle est la différence entre un disjoncteur à air et un disjoncteur à huile ?

Un disjoncteur à air (ACB) utilise de l'air pour éteindre les arcs, tandis qu'un disjoncteur à huile utilise de l'huile.

Dans un disjoncteur à air comprimé, l'air refroidit et allonge l'arc, tandis que dans un disjoncteur à huile, l'arc vaporise l'huile pour former un gaz qui le refroidit et l'isole.

L'ACB est-il meilleur que le MCCB ?

Les ACB sont généralement plus adaptés aux applications à courant élevé et à moyenne tension en raison de leur durabilité et de leur capacité de gestion de l'arc. 

Les MCCB (disjoncteurs à boîtier moulé) sont plus compacts, utilisés pour les circuits basse tension et offrent une protection fiable pour les courants plus faibles. 

Le choix dépend de l'application et des exigences de tension.

Pourquoi utilisons-nous des disjoncteurs à air ?

Les disjoncteurs à air sont utilisés pour leur capacité à gérer des courants élevés dans les applications industrielles. 

Ils éteignent rapidement les arcs, offrent des paramètres de déclenchement réglables et sont faciles à entretenir, ce qui les rend idéaux pour protéger les systèmes moyenne tension et assurer une distribution électrique fiable.

Où sont utilisés les disjoncteurs à air ?

Les disjoncteurs à air sont couramment utilisés dans les installations industrielles, les bâtiments commerciaux et les centres de données. 

Ils protègent les systèmes électriques moyenne tension contre les surcharges et les défauts, garantissant une distribution d'énergie sûre dans les applications nécessitant un courant élevé et une protection robuste.

Quelle est la différence entre un disjoncteur et un disjoncteur à air ?

Un disjoncteur est un dispositif qui interrompt le flux électrique en cas de défaut. Un disjoncteur à air est un type spécifique qui utilise l'air pour éteindre les arcs, principalement utilisé dans les systèmes à moyenne tension. 

D’autres disjoncteurs peuvent utiliser des matériaux tels que l’huile, le gaz ou le vide pour la suppression de l’arc.

Quelles sont les causes du déclenchement d'un ACB ?

Un disjoncteur de fuite à la terre peut se déclencher en raison de surcharges, de courts-circuits, de défauts de terre ou de problèmes mécaniques. Il détecte un flux de courant anormal ou des défauts et se déclenche pour protéger le circuit. 

Des facteurs environnementaux comme la poussière ou l’humidité peuvent également avoir un impact sur sa sensibilité, provoquant des déclenchements inattendus.

Normes et certifications de l'industrie

S'assurer que les disjoncteurs ouverts sont conformes aux normes et certifications établies de l'industrie est primordial pour garantir les performances, la sécurité et l'interopérabilité dans diverses applications. En ce qui concerne les ACB pour applications industrielles, il existe de nombreuses normes et certifications industrielles pour garantir la qualité :

  • Série ANSI/IEEE C37 (American National Standards Institute/Institute of Electrical and Electronics Engineers)
  • Série CEI 62271 (Commission électrotechnique internationale)
  • NEMA SG 6 (Association nationale des fabricants d'électricité)
  • UL 1066 (Laboratoires des assureurs)
  • CSA C22.2 (Association canadienne de normalisation)
  • KEMA (organisme de test et de certification indépendant renommé)

Ces normes complètes englobent la conception, la construction, les méthodologies de test, les valeurs nominales et les critères de performance des ACB dans toutes les classes de tension. Le respect de ces directives est important car il inspire confiance aux prescripteurs, aux installateurs et aux utilisateurs finaux.

Conclusion

Les disjoncteurs pneumatiques sont essentiels pour protéger les systèmes électriques industriels contre les courants excessifs et les défauts électriques. Mais leur rôle vital va bien au-delà du simple rôle de défense contre un chaos potentiel.

Grâce à des conceptions ingénieuses adaptées à diverses applications et au strict respect des normes industrielles, les ACB cultivent un environnement de sécurité, de fiabilité et d’excellence opérationnelle sans faille. Ce ne sont pas seulement des sécurités : ce sont des facteurs permettant aux systèmes électriques industriels de fonctionner à des performances optimales.

De la préparation et de l'installation méticuleuses du site à la maintenance continue et au dépannage stratégique, des pratiques diligentes débloquent PBRs' plein potentiel en tant que dynamos d'extinction d'arc. Et alors que la demande industrielle en énergie continue de croître, vous pouvez être sûr que ces disjoncteurs resteront des gardiens indispensables, fortifiés par les innovations technologiques et un engagement inébranlable envers la qualité.

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