Qu'est-ce qu'un disjoncteur et à quoi sert-il ? Nuances de protection électromagnétique. Réponse aux courts-circuits

Dans l'article, vous découvrirez le dispositif et le principe de fonctionnement. De tels moyens de protection contre les courts-circuits et les surcharges se trouvent aujourd'hui dans chaque maison et lieu de travail. Fini les soi-disant embouteillages, qui, en fait, sont fabriqués de la même manière que les coupe-circuits. Et même leur principe de fonctionnement est similaire, mais ce n'est pas très pratique à utiliser - on ne peut pas mettre une telle fiche sur un rail DIN.

Et que dire des fusibles - des fusibles dans lesquels un fil fin grille lors d'un court-circuit. On ne les trouve qu'en Et puis ils utilisent des inserts thermocollants remplis de sable. Dans les circuits à faible courant, pour ainsi dire, exclusivement des interrupteurs automatiques sont utilisés. Les types et les appareils seront discutés dans l'article. Et commençons par une description du fonctionnement des machines les plus souvent utilisées dans la vie quotidienne.

Mode de fonctionnement normal

Voyons donc la conception et le principe de fonctionnement d'un disjoncteur. Il dispose de plusieurs modes de fonctionnement, chacun sera abordé séparément. En mode normal, un courant traverse le disjoncteur inférieur ou égal au courant nominal. Dans ce cas, la tension d'alimentation est fournie à la borne supérieure, qui est connectée au contact fixe. De ce dernier, le courant circule vers le contact mobile, puis à travers un conducteur flexible en cuivre jusqu'au solénoïde. Ensuite, le courant du solénoïde circule vers le déclencheur (relais thermique) puis vers la borne située en dessous. C'est elle qui se connecte aux consommateurs d'électricité.

Modes de fonctionnement d'urgence

Le principe de fonctionnement du courant alternatif est tel qu'en cas d'urgence (surcharge ou court-circuit), le circuit protégé est coupé. Le mécanisme de déclenchement libre commence à fonctionner ; il est activé par un déclencheur spécial (généralement des déclencheurs électromagnétiques ou thermiques sont utilisés dans les conceptions). Examinons les fonctionnalités des deux types de versions.

Thermique est une plaque bimétallique composée de deux couches d’alliages ayant des coefficients de dilatation thermique différents. Lorsque le courant traverse la plaque, celle-ci s'échauffe et se plie dans la direction dans laquelle se trouve le métal ayant le coefficient le plus bas. Lorsque le courant dépasse les valeurs admissibles, la flexion devient telle qu'elle suffit à faire fonctionner l'ensemble du mécanisme de déclenchement. Cela ouvre le circuit.

Les déclencheurs électromagnétiques sont constitués d'un solénoïde avec un noyau (mobile) retenu par un ressort. Lorsque le courant maximum est dépassé, un champ commence à être induit dans la bobine. Sous son action, le noyau commence à être entraîné dans le solénoïde et le ressort est comprimé. Au même moment, le déclencheur commence à fonctionner. En mode normal, un champ est également induit dans la bobine, mais il a une faible force, elle ne suffit pas à comprimer le ressort.

Mode surcharge

Le mode surcharge se produit lorsque le courant consommé par la charge connectée à la machine devient supérieur à la valeur nominale de l'appareil. Dans ce cas, le courant qui traverse le déclencheur provoque un échauffement de la plaque bilame, ce qui entraîne une augmentation de sa flexion. Cela provoque le fonctionnement du mécanisme de libération. A ce moment, la machine s'éteint et le circuit s'ouvre.

Cela ne fonctionne pas instantanément, car il faut un certain temps pour chauffer la plaque. Et cela varie en fonction du dépassement du courant nominal. La période de temps peut varier de quelques secondes à une heure. Le délai vous permettra d'éviter les coupures de courant lors d'une augmentation courte et aléatoire du courant. De tels excès peuvent souvent être observés lors du démarrage du moteur électrique.

Courant de fonctionnement

La valeur minimale du courant à laquelle le déclencheur thermique doit fonctionner est réglée par une vis spéciale chez le fabricant. La valeur est environ une fois et demie supérieure à la valeur nominale indiquée sur le corps de l'interrupteur. Comme vous pouvez le constater, le principe de fonctionnement du déclencheur n'est pas très compliqué. Mais l'intensité du courant avec lequel la protection thermique se déclenche est fortement influencée par la température de l'environnement.

Si la pièce est chaude, le chauffage et le pliage de la plaque bimétallique commenceront à se produire à une faible valeur de courant. Et si la pièce est froide, le déclencheur thermique commencera à fonctionner avec un courant plus élevé. Ainsi, un même disjoncteur à bilame fonctionnera différemment en hiver et en été. Ceci ne s'applique pas aux machines équipées de déclencheurs électromagnétiques.

Surcharge dans le circuit électrique

Il est à noter que le principe de fonctionnement d'un disjoncteur DC est approximativement le même que celui d'un appareil similaire fonctionnant en courant alternatif. L'essentiel est que lorsque la charge admissible est dépassée, la plaque chauffe et le circuit s'éteint. Quelle pourrait être la cause de la surcharge ? La raison la plus courante est la connexion d'un grand nombre de consommateurs dont la puissance est supérieure à celle calculée.

Si vous connectez simultanément plusieurs consommateurs à la machine - une bouilloire électrique, un réfrigérateur, un fer à repasser, un lave-linge, un climatiseur, une cuisinière électrique - alors il est fort possible que le déclencheur fonctionne. Même si vous utilisez un disjoncteur évalué à 16 ampères, il peut se déclencher. Tout dépend de la puissance dont disposent les consommateurs.

Si des pannes fréquentes surviennent, vous devez alors décider quels appareils électriques peuvent être abandonnés pendant un certain temps. Dois-je allumer la cuisinière électrique et le lave-linge en même temps ? Connaissant le but et la conception des disjoncteurs, vous pouvez bien entendu installer un appareil avec un courant nominal important. Mais ici, nous devons nous attendre à un problème du câblage et de l'entrée électrique de la maison : résisteront-ils à une lourde charge ?

Mode court-circuit

Examinons maintenant l'un des modes de fonctionnement « principaux » : lors d'un court-circuit. Vous connaissez la structure générale et le principe de fonctionnement d'un disjoncteur en mode surcharge. Mais un cas particulier est le mode court-circuit. La machine fonctionne un peu différemment. Le courant augmente indéfiniment et l’isolation du câblage électrique peut fondre. Pour éviter que cela ne se produise, vous devez immédiatement ouvrir le circuit.

Le déclencheur électromagnétique permet de protéger contre les courts-circuits. Un peu plus tôt, nous avons parlé des éléments qui composent cet ensemble disjoncteur. Lorsque le courant augmente plusieurs fois, le flux magnétique dans l'enroulement commence à augmenter. Sous son action, le noyau se rétracte et le ressort est comprimé. Dans ce cas, la barre de déclenchement située dans le mécanisme de déclenchement est enfoncée. Et l'alimentation est interrompue, car les contacts d'alimentation s'ouvrent instantanément.

Un déclencheur électromagnétique est un dispositif capable de protéger le câblage électrique des courts-circuits et des incendies. La protection s'active littéralement en centièmes de seconde, le câblage n'a donc pas le temps de chauffer jusqu'à une température dangereuse.

Ouverture des contacts de puissance

Il convient de noter qu'un courant très important circule à travers les contacts de puissance. Et lorsqu’ils s’ouvrent, un arc se forme ; il a une température très élevée – environ 3 000 degrés. Pour protéger les contacts et autres composants contre les dommages, un petit élément est introduit dans la conception : une chambre d'extinction d'arc. Il s'agit d'une grille de plusieurs plaques métalliques isolées les unes des autres.

Un arc apparaît au point d'ouverture des contacts. Et l'un de ses bords se met à bouger en même temps que le contact qui se désengage. Et le deuxième bord de l'arc semble glisser le long du contact fixe, après quoi il passe au conducteur qui y est connecté. Ce conducteur est relié à la chambre de coupure. Ensuite, l'arc commence à se fragmenter sur les plaques, s'affaiblit progressivement, puis s'éteint complètement.

Si vous regardez attentivement le disjoncteur VK-45 (le principe de son fonctionnement est discuté dans notre document), vous pouvez voir qu'il y a de petits trous en bas, à travers lesquels s'échappent les gaz qui apparaissent lors de la combustion. Si la machine s'est éteinte en raison du fonctionnement du déclencheur électromagnétique, vous ne pourrez pas la rallumer tant que vous n'aurez pas éliminé la cause du court-circuit. Quant au déclencheur thermique, vous pourrez rallumer la machine une fois la plaque bimétallique refroidie.

Comment fonctionnent les disjoncteurs aériens ?

Ci-dessus, nous avons examiné les appareils utilisés dans la vie quotidienne et en production. Mais il convient de considérer le principe de fonctionnement des interrupteurs pneumatiques automatiques - il s'agit d'une catégorie d'appareils complètement différente. Ils sont classés selon le type de mouvement d'air :

1. Transversal.
2. Longitudinal.

Les disjoncteurs aériens peuvent avoir un grand nombre de coupures de contact, tout dépend de la tension pour laquelle ils sont conçus. Pour faciliter l'extinction de l'arc, une résistance est connectée aux contacts en shunt.

La chambre de coupure est un ensemble de cloisons qui divisent l'arc en petits composants. C'est pourquoi l'arc ne peut pas s'enflammer et s'éteint assez rapidement. Les disjoncteurs haute tension fonctionnant à l'air comprimé diffèrent par le fait qu'ils disposent ou non d'un séparateur. Si la conception comporte un séparateur, les contacts de puissance sont connectés aux pistons. Le résultat est un mécanisme unique. Le séparateur est connecté en série avec les contacts de l'extincteur d'arc.

Les contacts du séparateur et de l'extincteur d'arc constituent le premier pôle de la machine. Lorsqu'un signal d'arrêt est donné, une vanne pneumatique mécanique est activée. Il s'ouvre et l'air commence à agir sur les contacts de l'extincteur d'arc. Les contacts s'ouvrent et l'arc est éteint à l'air comprimé. Après cela, le séparateur est également éteint. Il est à noter qu'il est nécessaire de réguler clairement l'alimentation en air pour qu'elle suffise à éteindre l'arc.

Classification des machines à air

Tous les disjoncteurs ouverts haute tension peuvent être divisés en plusieurs groupes :

1. Réseau - fonctionne à des tensions supérieures à 6 kV, peut être utilisé dans des circuits à courant alternatif pour éteindre et allumer les consommateurs en modes normaux (non d'urgence). Et aussi pour déconnecter la charge en cas de court-circuit.
2. Générateurs - fonctionnent dans des réseaux électriques avec une tension de 6 à 24 kV pour connecter des groupes électrogènes. Peut résister à des courants d’appel importants. Il existe un mode de fonctionnement en cas de court-circuit.
3. À utiliser dans les installations électrothermiques - ils ont une plage de tension de 6 à 220 kV. Ils fonctionnent en mode normal et en mode d'urgence.
4. Machines à usage spécial - ces appareils sont produits uniquement sur commande, il n'y a pas d'échantillons en série. Ils sont réalisés en tenant compte de toutes les fonctionnalités de fonctionnement.

Classification par type et emplacement du mécanisme d'injection d'air :

1. Structures de type support.
2. Suspendu.
3. Intégré à des appareils de distribution complets.
4. Type débrochable.

Avantages et inconvénients des machines aériennes

Parmi les avantages figurent les suivants :

1. De tels appareils sont utilisés depuis longtemps et il existe donc une grande expérience dans leur fonctionnement et leur réparation.
2. Les appareils plus modernes (par exemple le gaz SF6) ne peuvent pas être réparés.

Mais il y a aussi des inconvénients, par exemple :

1. Il est nécessaire de disposer d'un équipement pneumatique supplémentaire ou d'un compresseur.
2. Lorsqu'il est éteint (surtout en cas d'urgence), il fait beaucoup de bruit.
3. L'installation nécessite un grand espace - l'appareil a des dimensions assez grandes.
4. Ne pas installer dans des endroits poussiéreux ou humides. Des mesures supplémentaires doivent donc être prises pour réduire la poussière et l’humidité.

Différentiel automatique : qu'est-ce que c'est ?

Et enfin, regardons le principe de fonctionnement d’un disjoncteur différentiel. Il s'agit d'un dispositif de protection qui, en cas d'accident, coupe immédiatement le zéro et la phase. Les fonctions de l'appareil comprennent :

1. Surveiller le courant de court-circuit et éteindre le circuit lorsqu'il se produit.
2. Couper le circuit lorsque la charge admissible est dépassée.
3. Y a-t-il des courants de fuite ? Si quelqu'un touche les fils dénudés, du courant fuira. Le différentiel automatique est désactivé.

En fait, cet appareil combine deux appareils : un simple disjoncteur et un RCD. Le principal avantage est que votre sécurité et votre câblage électrique sont toujours protégés (bien sûr, si tout est fait dans les règles). Il y a aussi un autre avantage : il n'est pas nécessaire d'installer un RCD. De plus, l'appareil prend peu de place dans le tableau de bord. Et connecter l'appareil au secteur n'est pas difficile.

Mais il y a aussi des inconvénients. En particulier, sur certains modèles, il n'y a pas de drapeaux, il est donc difficile de déterminer immédiatement la raison de l'opération. Le deuxième inconvénient est que si la moitié de l'appareil tombe en panne, vous devrez remplacer l'ensemble de l'appareil. Il ne peut pas être réparé. Et le principal inconvénient est le coût. Il est nettement supérieur à celui d'un RCD et d'une machine conventionnelle. Par conséquent, avant d'installer des interrupteurs différentiels, décidez si vous en avez besoin. Il est fort possible qu'il soit plus facile d'installer un RCD et une machine ordinaire.

Malgré la variété des types de disjoncteurs (disjoncteurs automatiques), beaucoup fonctionnent selon des principes similaires et sont construits sur la base d'un ensemble standard d'éléments fonctionnels. En raison de l'utilisation généralisée des disjoncteurs de type modulaire (notamment dans les réseaux électriques domestiques et basse tension), il est raisonnable d'étudier le fonctionnement d'un disjoncteur à l'aide de leur exemple. L'échantillon expérimental sera un disjoncteur unipolaire bon marché de la marque DEK, type VA-101-1 C3.

Une machine de type modulaire est extérieurement un appareil de taille standardisée dans un boîtier en plastique, ayant deux ou plusieurs bornes d'entrée (en fonction du nombre de pôles) pour connecter l'alimentation d'un côté (généralement par le haut) et connecter la charge de l'autre (de ci-dessous). Sur le panneau avant de la machine se trouve un levier de commande qui permet d'allumer et d'éteindre manuellement la machine (charge). Sur les côtés du boîtier se trouvent des trous technologiques permettant d'installer des dispositifs supplémentaires, par exemple des contacts pour l'état de la machine, un déclencheur indépendant et quelques autres. Au-dessus de la machine se trouvent des trous pour accéder à la vis de réglage du dégagement thermique et à l'évacuation des produits de combustion par décharge d'arc. L'installation (montage) d'une machine modulaire dans une armoire électrique s'effectue sur ce qu'on appelle un rail DIN - un profilé en métal ou en plastique d'une certaine forme.

Montage de la machine sur un rail DIN et retrait de celui-ci.

Windows pour connecter des appareils supplémentaires à la machine.

DEK automatique. Vue de dessus.
1 - trou de sortie pour les produits de combustion de l'arc ; 2 trous avec vis de réglage pour dégagement thermique.

La machine est connectée en série au circuit électrique - dans le circuit ouvert de l'alimentation de la charge (consommateurs). Le principe de fonctionnement d'un disjoncteur est de contrôler l'intensité du courant électrique traversant la machine et, si nécessaire, de couper le circuit (déconnecter la charge) à une vitesse donnée (retard), à partir du moment où le courant est dépassé et en fonction de la « gravité » (multiplicité) de cet excès.

Schéma de raccordement d'un disjoncteur unipolaire au circuit d'alimentation d'une lampe à incandescence.

Le corps d’une machine modulaire, dans la plupart des cas, n’est pas séparable. Pour l'ouvrir pour étude, vous devrez retirer (percer et retirer) tous les rivets et diviser le corps en deux parties. Les éléments du boîtier sont en plastique ignifuge avec une capacité d'isolation électrique (calculée) suffisante. À l'intérieur des demi-caisses se trouvent des rainures et des guides pour l'installation des éléments fonctionnels de la machine.

Le processus d’ouverture d’une machine.

Disjoncteur DEC à l'intérieur.

La machine est entièrement démontée.

La conception d'un disjoncteur avec des étiquettes de ses éléments fonctionnels.

Mécanisme d'armement et de libération- un système mécanique de ressorts et de leviers qui remplit deux fonctions principales : maintenir les contacts dans un état fermé pendant le fonctionnement normal, et, en cas d'urgence, sur commandes des déclencheurs ou de l'opérateur (arrêt manuel), retirer rapidement le contact mobile à partir du contact fixe.

La machine est en marche, le mécanisme est armé.

Déclenchement électromagnétique est un électro-aimant avec un noyau mobile (armature), qui fonctionne comme un poussoir. Lorsque le courant traversant l'enroulement atteint une certaine valeur, l'armature appuie sur le levier de déclenchement, ce qui le fait fonctionner et déconnecte la charge. Le nombre de tours de la bobine et la section du fil de bobinage de l'électro-aimant sont conçus pour fonctionner uniquement en cas de dépassements relativement importants du courant nominal de la machine (par exemple lors d'un court-circuit), ainsi que de résister à de tels excès à plusieurs reprises.

La borne inférieure, la bobine de déclenchement électromagnétique et la plaque bimétallique sont reliées par soudage.

L'armature du déclencheur électromagnétique sous forme assemblée (à gauche) et démontée (à droite).

Lorsque l'armature descend dans le sens de la flèche rouge, le mécanisme de déclenchement se désengage (cercle rouge).

Lorsque l'armature descend, elle entraîne avec elle le contact mobile, ce qui aide le mécanisme de déclenchement à séparer les contacts.

Libération thermique- se plier dans une certaine direction lorsqu'il est chauffé à la suite du passage du courant à travers un conducteur spécial à haute résistance enroulé dessus (plaque bimétallique chauffée indirectement). À un certain angle de courbure de la plaque, sa pointe appuie sur le levier du mécanisme de liste - la machine s'éteint. Contrairement à un déclencheur électromagnétique, un déclencheur thermique est plus lent et ne peut pas fonctionner en une fraction de seconde, cependant, il est plus précis et peut être réglé plus finement.

Lorsque la pointe du bilame est pliée dans le sens de la flèche rouge, le mécanisme de déclenchement se désengage (cercle rouge).

Chambre à arc, disponible dans le dispositif disjoncteur, assure une extinction rapide de la décharge d'arc qui peut se former à l'ouverture des contacts. Il s'agit d'un ensemble de plaques métalliques situées à une courte distance les unes des autres. Une fois sur les plaques, l'arc se divise, est aspiré dans la chambre d'extinction d'arc et s'éteint. Les produits de la combustion de l'arc et de la surpression sont évacués vers l'extérieur par un canal spécial situé dans le corps de la machine.

Le disjoncteur est conçu et fonctionne sur le principe de la surveillance constante de l'intensité du courant électrique, et utilise deux déclencheurs-détecteurs à la fois : électromagnétique et thermique. Le premier a une vitesse de réponse élevée, nécessaire à la protection contre les surintensités à croissance rapide, le second a une précision et un certain retard de fonctionnement, ce qui permet d'éliminer les arrêts intempestifs de charge pendant de courtes périodes et de petits excès de courant.

Pour un électricien, les équipements de commutation sont l'un des principaux appareils avec lesquels il doit travailler. Les disjoncteurs ont à la fois un rôle de commutation et de protection. Pas un seul tableau électrique moderne ne peut se passer de machines automatiques. Dans cet article, nous verrons comment un disjoncteur est conçu et fonctionne.

Définition

Un disjoncteur est un appareil de commutation conçu pour protéger les câbles des valeurs de courant critiques. Ceci est nécessaire afin d'éviter d'endommager les âmes conductrices des fils et câbles en cas de défauts entre phases et de défauts à la terre.

Important: La tâche principale d'un disjoncteur est de protéger la ligne de câble des conséquences des courants de court-circuit.

Les principales caractéristiques des disjoncteurs sont :

Courant nominal (1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 250, 400, 630 , 1 000, 1 600, 2 500, 4 000, 6 300) ;

Tension de commutation ;

Caractéristique temps-courant.

Les machines sont les plus répandues dans les réseaux électriques domestiques et industriels avec une tension de 220/380 volts. Les tensions sont données pour les réseaux électriques domestiques. À l’étranger, ils peuvent différer. Les lignes à haute tension utilisent des circuits relais et des transformateurs de courant. reflète après quelle période de temps et à quelle valeur du courant par rapport à celui nominal les contacts s'ouvriront. Un exemple en est présenté dans la figure ci-dessous :

Principe de fonctionnement

Un disjoncteur (AB) est un appareil de commutation qui contient deux types de protection :

Libération électromagnétique.

Libération thermique.

Chacun d'eux effectue le même travail : ouvrir les contacts de puissance, mais dans des conditions différentes. Regardons-les de plus près.

Lorsque le courant traverse la machine en dessous de la valeur nominale, ses contacts seront fermés indéfiniment. Mais si le courant est légèrement dépassé, le déclencheur thermique, représenté par une plaque bimétallique, va les ouvrir.

Plus le courant circulant à travers les contacts du disjoncteur est important, plus la plaque bimétallique chauffera rapidement - ceci est décrit lors de la caractéristique de courant et est indiqué par la vitesse du disjoncteur (la lettre à côté du courant nominal dans le marquage ). Selon le degré de surcharge du disjoncteur, le temps d'arrêt en dépend ; il peut être de plusieurs dizaines de minutes ou de quelques secondes seulement.

Le déclenchement électromagnétique est déclenché par une augmentation rapide du courant. L'amplitude de son courant de fonctionnement est plusieurs fois supérieure au courant nominal.

Cela soulève la question : « Alors pourquoi la machine a-t-elle besoin de deux protections, si vous pouvez simplement la concevoir de manière à ce qu'elle s'éteigne immédiatement lorsque le courant nominal est dépassé ?

Il y a deux réponses à cette question :

1. La présence de deux protections augmente la fiabilité du système dans son ensemble.

2. Lors de la connexion d'appareils au disjoncteur, dont le courant change pendant le démarrage et le fonctionnement, afin d'éviter les fausses alarmes. Par exemple, dans les moteurs électriques, le courant de démarrage peut être des dizaines de fois supérieur au courant nominal et, pendant leur fonctionnement, des surcharges à court terme sur l'arbre peuvent survenir (par exemple, un tour). Ensuite, lors d'un démarrage long, la machine s'arrêtera également.

Appareil

Le disjoncteur est composé de :

Logements (6 sur la figure).

Bornes de connexion des conducteurs porteurs de courant (2 sur la figure).

Contacts de puissance (sur la figure - 3, 4).

Chambre d'arc (8 sur la figure).

Leviers connectés à des boutons ou des drapeaux pour l'allumer et l'éteindre (contacts de fermeture et d'ouverture) (sur la figure - 1 et à quoi il est connecté).

Sectionneur thermique (5 sur la figure).

Sectionneur électromagnétique (7 sur la figure).

Le chiffre 9 indique un loquet pour le montage sur un rail DIN.

L'alimentation est connectée aux bornes (généralement en haut, en pratique cela n'a pas beaucoup d'importance), et la charge est connectée aux bornes du côté opposé. Le courant traverse les contacts de puissance, la bobine du sectionneur électromagnétique et le sectionneur thermique.

La protection électromagnétique est réalisée sous la forme d'une bobine de fil de cuivre, elle est enroulée sur un châssis, à l'intérieur duquel se trouve un noyau mobile. La bobine contient de plusieurs unités à quelques dizaines de tours, en fonction de son courant nominal. De plus, plus le courant nominal est faible, plus il y a de tours et plus la section du fil de la bobine est petite.

Lorsque le courant traverse la bobine, un champ magnétique se forme autour d'elle, ce qui affecte le noyau mobile à l'intérieur. En conséquence, il s'étend et pousse le levier, provoquant l'ouverture des contacts de puissance. Si vous regardez la figure, le levier est situé sous la bobine, et lorsque son noyau est abaissé, le mécanisme est activé.

Une protection thermique est nécessaire en cas de surintensités à long terme. Il s'agit d'une plaque bimétallique qui se plie d'un côté lorsqu'elle est chauffée. Lorsqu'un état critique est atteint, il pousse le levier et les contacts sont déconnectés. La chambre de coupure est nécessaire pour éteindre l'arc qui se produit en raison de l'ouverture du circuit sous charge.

Le processus de formation de l'arc dépend de la nature de la charge et de son ampleur. Dans ce cas, lorsqu'une charge inductive (moteur électrique) est désactivée, des arcs plus forts se produisent que lors de la commutation d'une charge résistive. Les gaz formés à la suite de sa combustion sont évacués par un canal spécial. Cela augmente considérablement la durée de vie des contacts de puissance.

La chambre à arc est constituée d'un ensemble de plaques métalliques et de couvercles diélectriques. Conclusion Auparavant, les disjoncteurs étaient réparés et il était possible d'en assembler un fonctionnant normalement parmi plusieurs. Il a été possible d'ajuster et de remplacer les contacts d'alimentation et d'autres composants.

Actuellement, les mitrailleuses sont enfermées dans un corps moulé ou assemblé par rivets non séparables. Les réparer est peu pratique, compliqué et prend du temps. Par conséquent, les machines sont simplement remplacées par des neuves.

Il est impossible de se passer de dispositifs de protection. Dans tout tableau de distribution, un disjoncteur d'entrée et plusieurs autres pour l'éclairage, les prises et autres groupes de fils doivent être installés. Nous examinerons ensuite la conception, le but et le principe de fonctionnement du disjoncteur.

But

Tout d'abord, voyons ce qu'est un disjoncteur (AB). Le disjoncteur est un dispositif de protection qui coupe l'électricité dans une certaine section du câblage pour les raisons suivantes :

• la congestion du réseau ;
• surtensions.

De plus, ce dispositif peut être utilisé pour « soulager » la tension dans une certaine section du câblage électrique en le déconnectant rapidement (un événement extrêmement rare). En termes simples, le but d’un disjoncteur est de protéger les appareils électriques en cas de panne de câblage.

Quant au champ d'application des machines, il est possible aussi bien dans les conditions domestiques (protection des maisons et des appartements) que dans les entreprises industrielles. Les disjoncteurs sont utilisés dans tous les domaines de l’industrie de l’énergie électrique.

Nous attirons votre attention sur une leçon vidéo qui contient une explication complète de ce qu'est un disjoncteur et quel est son principe de fonctionnement :

Revue des produits existants

Conception

Il existe aujourd'hui de nombreux produits différents pour couper le courant dans le réseau. Chacun des appareils a sa propre conception spécifique, c'est pourquoi dans cet article nous examinerons un exemple avec une machine modulaire.

Ainsi, le dispositif disjoncteur se compose de quatre parties principales :

• Système de contact (mobile et fixe). Le contact mobile est connecté au levier de commande et le contact fixe est installé dans le boîtier lui-même. Une coupure de courant se produit en poussant le contact mobile avec un ressort, après quoi le réseau s'ouvre.
• Déclenchement thermique (électromagnétique). L'élément à l'aide duquel les contacts sont ouverts. Le déclencheur thermique est une plaque bimétallique qui plie et ouvre les contacts. La flexion se produit en raison de l'échauffement par le courant (si sa valeur dépasse la valeur nominale). Ce déclenchement se produit lorsqu'il y a une charge accrue sur la ligne électrique. L'action du déclencheur magnétique est instantanée du fait de l'apparition d'un court-circuit. La surintensité provoque le mouvement du noyau du solénoïde, qui active le mécanisme de déclenchement des contacts.
• Système d'extinction d'arc. Cette partie de la machine est représentée par deux plaques métalliques qui neutralisent l'arc électrique. Ce dernier se produit lorsque la chaîne est cassée.
• Mécanisme de contrôle. Pour l'arrêt manuel, un levier ou un bouton mécanique spécial est utilisé (dans d'autres types d'AB).

Nous portons également à votre attention une conception plus détaillée du disjoncteur :

Cet exemple vidéo montre clairement la conception et le principe de fonctionnement de la machine :

Principe de fonctionnement détaillé

Caractéristiques

Tout disjoncteur a ses propres caractéristiques individuelles, sur la base desquelles nous sélectionnons le modèle approprié.

Les principales caractéristiques techniques du disjoncteur sont :

• Tension nominale (Un). Cette valeur est fixée par le fabricant et est indiquée sur la face avant de l'appareil.
• Courant nominal (In). Également réglé en usine et représente la valeur de courant maximale à laquelle la protection ne fonctionnera pas.
• Courant de fonctionnement nominal du déclencheur (Ipн). Lorsque le courant dans le réseau augmente jusqu'à des valeurs de 1,05*Irn ou 1,2*Irn, le fonctionnement ne se produira pas avant un certain temps. Cette valeur doit être inférieure au courant nominal.
• Temps de réponse en cas de court-circuit (court-circuit). Lorsqu'un court-circuit se produit, la machine s'éteint après un certain temps de passage de ce courant à travers l'appareil (durée de fonctionnement). Également installé par le fabricant.
• Capacité de commutation maximale du disjoncteur. La valeur des courants de court-circuit passants à laquelle l'appareil peut toujours fonctionner normalement.
• Réglage du courant de fonctionnement. Si cette valeur est dépassée, l'appareil déclenche et déconnecte immédiatement le circuit. Ici, les produits sont divisés en 3 types : B, C, D. Le premier type est utilisé lors de l'installation d'une longue ligne électrique, la plage de fonctionnement est de 3 à 5 courants de fonctionnement nominaux du déclencheur (Irn). L'appareil de type C fonctionne dans la plage de 5 à 10 valeurs et est utilisé dans les circuits d'éclairage. Le type D est utilisé pour protéger les transformateurs et les moteurs électriques. Sa plage de fonctionnement est de 10 à 20 Irn.

Classement général

Je voudrais également vous fournir la classification la plus générale des disjoncteurs pour la maison. Aujourd'hui, les produits sont généralement répartis selon les critères suivants :

Pour assurer la protection du réseau électrique contre toutes sortes de pannes, divers dispositifs et mécanismes sont utilisés. Il s'agit notamment de commutateurs automatisés qui évitent les pannes graves du circuit électrique et protègent les appareils électroménagers contre les pannes. Pour comprendre le principe de fonctionnement d'un disjoncteur, il faut comprendre sa structure et ses caractéristiques techniques.

Principaux types

Extérieurement, l'élément est une petite structure en plastique résistant à la chaleur, sur le devant de laquelle se trouve un interrupteur spécial et à l'arrière, un loquet. Les bornes à vis sont situées en haut et en bas. Selon les caractéristiques de conception et l'appareil, les disjoncteurs peuvent être divisés en types suivants :

Quant à la vitesse d'arrêt, elle est déterminée par le principe de fonctionnement de la machine, ainsi que par les conditions appropriées de mise hors tension d'une zone particulière. Ils sont créés par des équipements électriques et des éléments limiteurs de courant.

Principe de fonctionnement et dispositif

Le principe de fonctionnement, la conception et les autres caractéristiques du disjoncteur sont déterminés par le champ d'application et les tâches pour lesquelles il est destiné. La mise sous et hors tension de l'équipement s'effectue à la fois manuellement et à l'aide d'un entraînement spécial.

La première option de lancement est disponible dans les modèles de protection fonctionnant avec un courant allant jusqu'à 1 000 ampères. Ils se caractérisent par une capacité de commutation élevée, qui ne dépend en aucun cas de l'intensité du mouvement de la poignée. En cas d'urgence, l'interrupteur déconnecte indépendamment le circuit, ce qui entraîne l'activation du mécanisme de déclenchement libre.

Un élément irremplaçable de l'unité est le déclencheur. Sa tâche est de contrôler les propriétés de fonctionnement d'une certaine section du circuit et d'agir sur l'interrupteur dans des circonstances imprévues. De plus, le déclencheur est capable d'éteindre la machine à distance, ce qui est important lors de l'entretien de circuits complexes et puissants. Il existe de tels types d'éléments similaires :

1. Électromagnétique - capable de protéger le circuit de câblage des courts-circuits.
2. Thermique - prévient les effets des surtensions intenses.
3. Mixte.

Des commutateurs à semi-conducteurs sont également disponibles à la vente, caractérisés par une facilité de réglage et des réglages stables. Ils sont utilisés dans les circuits électriques des immeubles d'habitation et des chalets.

S'il est nécessaire de connecter un circuit lorsqu'il n'y a pas de connexion au réseau, vous pouvez utiliser des interrupteurs de protection sans déclencheurs. Aujourd'hui, des centaines de modèles et types de commutateurs sont disponibles à la vente, adaptés à divers environnements d'exploitation et ne craignant pas une utilisation ultra-intensive. Certaines séries peuvent supporter des charges maximales et ne craignent pas les influences environnementales.

Lors du choix d'un disjoncteur approprié, vous devez d'abord lire la documentation qui l'accompagne. Cela vous permettra de choisir la meilleure option pour votre réseau domestique.

Caractéristiques de conception

Pour comprendre le principe de fonctionnement de la machine, il est important de connaître les principaux composants qui la composent. La plupart des modèles fonctionnent basé sur les nœuds suivants :

1. Système de libération.
2. Connexions de contact.
3. Nœud de contrôle.
4. Dispositif d'extinction d'arc.
5. Libérations.

Le système de contacts est une combinaison de contacts statiques et dynamiques fermés dans un boîtier spécial. Les contacts dynamiques sont maintenus par des charnières sur l'axe de la poignée. Leur tâche est d'effectuer un arrêt unique d'une section du circuit.

Le dispositif d'extinction d'arc est situé sur deux pôles et est conçu pour capter l'arc et le refroidir. De par sa conception, le mécanisme est une chambre d'extinction d'arc avec un réseau déionique de plaques. Quant au système de déclenchement, il s’agit d’un composant articulé à trois ou quatre maillons. Avec son aide, un découplage et une désactivation instantanés du système de contact sont effectués. Les domaines d'application incluent les appareils manuels et automatiques.

Le but du déclencheur électromagnétique est d'éteindre l'ensemble du système en cas de court-circuit. De par sa conception, il s'agit d'un électro-aimant ordinaire avec un crochet spécial. Certains modèles peuvent avoir un système de ralentissement hydraulique. Il existe un autre type de dégagement : le thermique. L'élément est une petite plaque métallique qui se déforme sous l'influence d'un niveau de tension accru et démarre le processus d'arrêt.

Les éléments semi-conducteurs sont un capteur de mesure, un aimant et une unité de relais. L'aimant agit sur l'ensemble du système et le capteur de mesure est constitué d'un transformateur pour courant alternatif ou d'un amplificateur pour courant continu.

La plupart des modèles de dispositifs de protection sont équipés de déclencheurs combinés fonctionnant sur la base de thermocouples pour protéger contre l'augmentation du courant, ainsi que de bobines magnétiques pour éviter les courts-circuits.

Les structures de protection comportent plusieurs composants situés à l'intérieur ou à l'extérieur de la machine. Il s'agit notamment de toutes sortes de déclencheurs et de contacts, d'entraînements pour télécommandes, d'équipements d'alarme et de capteurs d'arrêt automatique.

Modes de fonctionnement

En fonctionnement normal, le commutateur laisse passer le courant à une intensité qui correspond au niveau normal. L'électricité utilisée pour faire fonctionner l'appareil est fournie à la borne supérieure. À son tour, cette borne interagit avec le contact statique, qui transfère le courant au contact dynamique, au conducteur métallique, et directement à la bobine solénoïde.

Une fois dans cette bobine, l'électricité commence à circuler à travers le déclencheur thermique puis entre dans la borne située au bas de l'équipement de protection. En cas de surtension importante ou de risque accru de court-circuit, l'interrupteur arrête automatiquement le réseau.

En cas de surcharge du circuit, l'élément fonctionne selon un principe différent. Ce phénomène est remarqué avec une forte augmentation de l'intensité du courant dans une zone particulière, qui dépasse plusieurs fois la valeur admissible. Au contact du déclencheur thermique, ce courant commence à le déformer, ce qui devient un signal pour éteindre la machine.

Ce type de protection n'est pas capable de fonctionner instantanément, car le processus de déformation de la plaque prend un certain temps et nécessite un échauffement suffisant. La vitesse d'arrêt est déterminée par l'excès de courant dans la zone protégée et prend une période de plusieurs secondes à une heure. Grâce à ce délai, les arrêts inutiles de la machine dus à des surtensions minimes et courtes sont pratiquement éliminés. Dans la plupart des cas, ces surtensions se produisent lors du démarrage d’appareils électriques avec un courant d’appel élevé.

Quant aux indicateurs auxquels l'élément thermique commence à fonctionner, ils sont régulés par une pièce spéciale et ajustés lors de la fabrication de l'élément. L'option optimale est une valeur 1,1 à 1,5 fois supérieure au nombre normal.

Vous devez également prendre en compte le fait que dans les bâtiments à températures élevées, le disjoncteur peut mal fonctionner, car dans de telles conditions, la plaque métallique peut se déformer beaucoup plus rapidement. Dans un environnement froid, tout se passe dans l'ordre inverse : l'interrupteur met trop de temps à réagir aux surtensions électriques.

Réponse aux courts-circuits

Les commutateurs modernes peuvent protéger le réseau non seulement contre les surtensions et les surcharges, mais également contre les courts-circuits fréquents. Comme on le sait, de tels incidents augmentent l'intensité du courant jusqu'à la température à laquelle commence le processus de fusion de l'isolation du câblage. Mais un tel incident entraîne des conséquences dangereuses et peut conduire à une situation d'incendie. Pour éviter la formation de courts-circuits, vous devez couper l'électricité à temps. C'est à ces fins que le commutateur est utilisé.

L'appareil se compose d'une bobine solénoïde et d'un noyau fixé par un petit ressort. Lorsqu’une surtension inattendue se produit, l’induction magnétique commence à augmenter. À cet égard, les contacts s'ouvrent immédiatement et l'alimentation en courant électrique de la zone protégée est suspendue. La partie électromagnétique s'allume en quelques millisecondes et empêche l'isolation de s'enflammer.

Lorsque les contacts sont déconnectés, un arc se forme entre eux avec une température pouvant atteindre 3 000 degrés. Naturellement, les appareils électroménagers ne sont pas capables de résister aux effets d'un tel régime de température, c'est pourquoi les disjoncteurs sont en outre équipés d'un élément d'extinction d'arc, qui ressemble à une boîte de plaques métalliques.

Si le démarrage d'un équipement électrique a été provoqué par un court-circuit, sans éliminer la cause de la panne, il ne sera pas possible de rétablir l'électricité. Souvent, le problème survient lorsqu'un appareil électroménager est endommagé, donc pour tout remettre à sa place, il suffit de déconnecter l'appareil défaillant du réseau puis de redémarrer le switch. Si cette tâche est terminée avec succès, le système devrait fonctionner à nouveau. Et si cela ne se produit pas, vous devrez alors vous tourner vers des spécialistes pour obtenir de l'aide et déterminer la source d'origine de la panne.

Face au problème des arrêts fréquents des éléments de protection, il n'est pas nécessaire de se précipiter pour acheter un nouvel appareil avec des valeurs de courant plus élevées - le problème ne disparaîtra pas. Après tout, au stade de l'installation des commutateurs, la section transversale du fil est prise en compte, de sorte qu'un courant excessivement élevé n'apparaîtra pas dans le câblage.

Pour déterminer la cause de la panne et les mesures à prendre, vous devez appeler un spécialiste, mais n'essayez pas de tout faire vous-même. Dans la plupart des cas, des actions indépendantes ne donnent pas de bons résultats et entraînent parfois des conséquences désastreuses.

Malheureusement, les situations d'incendie se produisent trop souvent et sont souvent causées par la négligence des consommateurs qui ne respectent pas les règles de base en matière de manipulation des appareils électriques et de l'électricité en général. Mais il est bien plus sage de prévenir les conséquences d'un incendie que de regretter amèrement ce qui s'est passé plus tard.

Et si dans un passé récent, la protection contre les courts-circuits et les surcharges était assurée par des fusibles classiques en porcelaine avec inserts remplaçables, ainsi que par des fiches, ce problème est aujourd'hui résolu à l'aide d'équipements automatisés. Lors du choix d'un tel élément, vous devez vous familiariser au préalable avec ses caractéristiques techniques et sa compatibilité avec un circuit spécifique. Un disjoncteur de haute qualité peut protéger les appareils électroménagers des dommages et votre maison du risque d'incendie.