| Le disjoncteur de canalisation n'assure que la protection des lignes - contre les
courants de surcharges ou de court-circuit - alimentant les récepteurs mais pas ces
derniers. (voir alors le disjoncteur
de moteur).
Sur la photo ci-contre, il s'agit d'un disjoncteur de canalisation triphasé. Il en
existe en d'autres exécutions (1,2,4 pôles) Un sectionneur de neutre peut y être
accouplé.
La tendance est au remplacement des fusibles sur les tableaux de distribution
d'abonnés par des disjoncteurs magnéto-thermiques qui assurent la protection des
canalisations et des appareils récepteurs d'énergie. Ceci non seulement pour des raisons
économiques et de sécurité (plus d'alu pour remplacer un fusible défectueux), mais
aussi pour des questions de stockage des différents fusibles - nouveau ou ancien modèle
à broche.
Il existe une multitude de types et de marques, mais ils fonctionnent tous selon le même
principe.
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construction :
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- 1) chambre de coupure
- 2) vis de réglage
- 6) système de coupure thermique
- 7) système de coupure magnétique
à chaque extrémité ( en bleu) vis de serrage du fil.
en noir: organe de commande manuel de contact de liaison électrique entre les bornes
d'entrée et de sortie.
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disjoncteur on : circuit
fermé
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| disjoncteur off : circuit ouvert
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Principe:
Le disjoncteur de canalisation assure la protection des canalisations selon 2 principes:
- thermique
- magnétique.
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Thermique :
Une lame bimétallique est parcourue par le courant . La lame
bimétallique est calibrée de telle manière qu'avec un courant nominal Inom, elle ne
subisse aucune déformation.
Par contre si des surcharges sont provoquées par les récepteurs, en fonction du temps,
la lame va se déformer et entraîner l'ouverture du contact.
je remercie Sitelec pour avoir mis à disposition ces 2 animations |
 Le bilame est la partie bleu foncée ( droite à gauche - froide et bombée
à droite - chaude).
Une surcharge de courant crée l'échauffement et la déformation du
bilame |
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Magnétique :
En service normal, le courant nominal circulant dans la bobine, n'a pas
assez d'influence magnétique (induction magnétique) pour pouvoir attirer l'armature
mobile fixée sur le contact mobile. Le circuit est fermé.
Si un défaut apparaît dans le circuit aval du disjoncteur de canalisation, l'impédance
du circuit diminue et le courant augmente jusqu'à atteindre la valeur du courant de
court-circuit.
Dès cet instant, le courant de court-circuit provoque une violente aimantation de
l'armature mobile. Cela a comme conséquence d'ouvrir le circuit aval du disjoncteur. |
à gauche :
à droite :
- après déclenchement par un courant de court-circuit.
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Selon l'utilité des disjoncteurs (lumières, moteurs, chauffages).
voir ces courbes
B |
C |
D |
Z |
S |
K |
charges résistives
( corps de chauffe) |
charges indictives
(tubes luminescents, moteurs) |
charges fortement inductives, démarrage de mteurs en charge |
protection des semi-conducteurs |
courant de commande |
appareils électroniques |
en cas de surcharges ( fonctionnement thermique) :
- ne déclenche pas pour des courant jusqu'à 1,13 fois In
- doit déclencher en 1 heure pour un courant de 1,45 fois In
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coupure magnétique de
3 à 5 fois In |
coupure magnétique de
5 à 10 fois In |
coupure magnétique de
10 à 20 fois In |
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Chambre de coupure
Le but de cette chambre est de couper le plus rapidement possible l'arc électrique.
Fonctionnement
Dès la séparation des contacts, l’arc est déplacé vers la
chambre de coupure sous l’effet de la force dite de Laplace, induite par la
géométrie des contacts fixe et mobile.
Au cours du trajet entre les contacts et la chambre, l’arc est
canalisé entre deux joues qui permettent :
- d’augmenter sa vitesse de déplacement,
- de guider sa trajectoire,
- de l’allonger.
De par leur constitution et du fait de l’augmentation de
température, les joues latérales libèrent un gaz qui contribue à la déionisation de
l’air.
Puis, pénétrant dans les déions (languettes d’acier
cuivré), l’arc est divisé en plusieurs arcs élémentaires.
La déionisation de l’air à l’intérieur de la chambre
est également obtenue par refroidissement et évacuation de l’air ionisé hors du
produit.
Pour cela, on utilise la masse des déions et l’échappement
vers l’extérieur, sur le haut du produit.
L’arc peut être assimilé à une impédance qui s’ajoute
à celle du disjoncteur et qui a pour effet :
- d’une part de limiter la valeur du courant de court-circuit,
- d’autre part de générer une différence de potentiel
appelée "tension
d’arc" (Uarc) entre ses bornes.
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choix du disjoncteur :
Le choix d’un disjoncteur s’effectue en fonction :
- de la norme d’installation : ex NF C 15-100, (installation domestique - type de
récepteur - intensité d’emploi - courbes de fonctionnement)
- des normes produits,
- des caractéristiques du réseau (tension, fréquence),
- de l’environnement (type de local, température, section et nature des câbles en
aval),
- des impératifs d’exploitation (sélectivité, auxiliaires de commande,...).
Normes produits
- La NF C 61-410 associée à la norme NF EN 60898 pour les applications domestiques,
- La NF C 63-120 associée à la norme NF EN 60947-2 pour les autres applications.
Tension nominale
C’est la tension maximale d’utilisation en courant continu ou
alternatif. C’est également la tension à laquelle se rapporte le pouvoir de coupure
et de fermeture du disjoncteur.
Un disjoncteur peut avoir plusieurs tensions nominales; chacune
d’elle correspondant à un pouvoir de coupure différent.
Courant nominal
C’est le courant que le disjoncteur est capable de supporter dans des
conditions d’essais spécifiés en service ininterrompu tout en respectant les
limites d’échauffement (température ambiante = 30°C).
Le courant nominal est déterminé en fonction de l’intensité du courant admissible
passant dans la section du conducteur à protéger.
Pouvoir de coupure
C’est l’intensité maximale du courant de court-circuit que peut
couper le dispositif de protection sans se détériorer et sans mettre en danger
l’entourage, dans les conditions de tension, de cos . et
de court-circuit déterminées par les normes.
Le pouvoir de coupure doit être au moins égal au courant de court-circuit présumé au
point d’installation du disjoncteur (Pdc > Icc max).
Courbes de fonctionnement
Les normes "produits" disjoncteur imposent au moins
l’existence des courbes B, C et D.
On choisira la courbe de fonctionnement du disjoncteur en fonction du type
de récepteurs (résistifs, inductifs) et
de la ligne à protéger :
- la courbe B : le disjoncteur a un déclenchement magnétique relativement bas (entre 3
et 5xIn) et permet d’éliminer les
courts-circuits de très faible valeur. Cette courbe est également utilisée pour les
circuits ayant des longueurs de câbles importantes, notamment en régime TN.
- la courbe C : ce disjoncteur couvre une très grande majorité des besoins (récepteurs
inductifs) et s’utilise notamment dans les installations domestiques. Son
déclenchement magnétique se situe entre 5 et 10xIn.
- la courbe D : cette courbe est utilisée pour la protection des circuits où il existe
de très fortes pointes de courant à la mise sous tension (ex: moteurs). Le
déclenchement magnétique de ce disjoncteur se situe entre 10 et 20xIn.
| Rôle de la température ambiante : Sur la tableau ci-contre on trouve un exemple
du décalage de la courbe de fusion en fonction de la température.
Si la température ambiante est dépasse 30 degrés, le disjoncteur réagira plus vite
au courant de surcharge
Si la température ambiante est inférieur à 30 degrés, le disjoncteur réagira moins
vite au courant de surcharge |
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Sélectivité totale
La sélectivité est dite totale entre deux disjoncteurs lorsque, en
présence de deux dispositifs de protection à maximum de courant placés en série, le
dispositif de protection aval assure la protection sans provoquer le fonctionnement de
l’autre dispositif.
Sélectivité partielle
La sélectivité est dite partielle entre deux disjoncteurs lorsque, en
présence de deux dispositifs de protection à maximum de courant placés en série, le
dispositif aval assure la protection jusqu’à un niveau donné de surintensité sans
provoquer le fonctionnement de l’autre dispositif de protection placé en amont.
Au delà, les deux protections déclenchent simultanément.
Contrainte thermique
Un court-circuit dégage une énergie thermique considérable qui peut
être calculée par l’intégrale de Joule :
R i2dt = R I2eff t (exprimée en A2s).
La contrainte thermique détermine l’aptitude du disjoncteur à
limiter l’influence du court circuit sur le fonctionnement ultérieur de la ligne
(conducteur + récepteur). C’est cette valeur qui permet de déterminer la
sélectivité d’un disjoncteur par rapport à un dispositif de protection amont.
Intensité crête (Ipk)
C’est la valeur maximale atteinte par l’intensité pendant
l’essai. Elle détermine la contrainte électrodynamique subie par la ligne,
c’est à dire notamment les contraintes mécaniques exercées sur les conducteurs,
les connexions et les jeux de barres (Î limitée par le disjoncteur < Î du jeu de
barres).
Disjoncteur limiteur de courant
Disjoncteur qui a la capacité de limiter le courant de court-circuit en
amplitude et en temps.
Coordination
Elle permet d’utiliser un dispositif de protection ayant un pouvoir
de coupure inférieur au courant de court-circuit présumé au point où il est installé,
à la condition qu’il soit doublé en amont d’un autre dispositif qui possède
le pouvoir de coupure requis et que l’énergie que laisse passer le disjoncteur amont
soit supportable par le disjoncteur aval.
Catégories de limitation
Les disjoncteurs ayant un courant assigné jusqu’à 32A et un pouvoir
de coupure de 3 - 4,5 - 6 ou 10 kA sont classés en classes de limitation d’énergie
(1, 2 ou 3). Ces classes donnent, pour le courant assigné, les valeurs limites ( I2t ) de la contrainte thermique d’un
disjoncteur. Cette valeur permet de définir les performances de sélectivité.
- classe 1 : disjoncteur peu sélectif
- classe 2 : disjoncteur moyennement sélectif
- classe 3 : disjoncteur très sélectif>
| In |
pouvoir
de coupure |
Classe de limitation d'énergie ( classe de sélectivité -
limitation) |
| 1 |
2 |
3 |
| I2
. t [A2s] |
| B+
C |
B |
C |
B |
C |
| -> 16 A |
3 000
6 000
10 000 |
pas de valeurs fixées |
31 000
100 000
240 000 |
37 000
120 000
290 000 |
15
000
35 000
70 000 |
18
000
42 000
84 000 |
| de 20 à 32 A |
3 000
6 000
10 000 |
40 000
130 000
310 000 |
50 000
160 000
370 000 |
18
000
45 000
90 000 |
22
000
55 000
110 000 |
Aptitude au sectionnement
Fonction destinée à assurer la mise hors tension de façon sûre de
toute ou une partie d’une installation par rapport à sa source d’énergie
(origine de l’installation). Pour un appareillage à simple coupure, les
caractéristiques nécessaires pour garantir cette mise en sécurité sont définies :
- soit de manière explicite dans sa norme produit, (ex NF C 61-410)
- si non, il doit satisfaire à l’ensemble des règles de l’article 537.2 de la
NF C 15-100, à savoir :
- la coupure de tous les conducteurs actifs d’alimentation du circuit considéré
- une distance minimale entre contact de 4 mm pour la tension nominale de 230/400V
- un courant de fuite à travers les pôles ouverts inférieur à 0,5mA (à l’état
neuf et dans des conditions propres et sèches)
- une coupure pleinement apparente (marquage avec les symboles graphiques "0
OFF" - "I ON")
- un dispositif pour éviter toute fermeture intempestive (cadenas, pancarte,..)
- une protection contre une ouverture accidentelle ou non autorisée
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Sur
cette photo qui représente l'intérieur d'un thermique, on voit les trois organes de
mesure de courant et les organes de coupures. 
