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Disjoncteur - éléments de sécurité avec technique intelligente

QU'il s'agisse d'un fonctionnement, d'un bureau ou d'une maison, un disjoncteur de sécurité a certainement été vu ou utilisé une fois. En effet, si le courant est défaillant par court-circuit ou par surcharge, vous vous trouvez forcément à la recherche des éléments de fusible. Nous vous montrerons quelle technique intelligente est présente dans un disjoncteur et was vous devez encore observer tout cela.

  • Was a cable protection?

  • Pourquoi un disjoncteur de sécurité est-il nécessaire ?

  • Comment un disjoncteur est-il monté ?

  • Comment fonctionne un disjoncteur de sécurité ?

  • Quels sont les différents disjoncteurs ?

  • Was a seler seltive cable protection?

  • Was signifie-t-il caractéristique de déclenchement pour un disjoncteur de sécurité de ligne ?

  • Quelle was est la différence entre la coupe-circuit automatique et le disjoncteur FI ?

  • Was must-on observer lors du remplacement d'un disjoncteur de sécurité de ligne ?

  • Questions souvent posées sur les disjoncteurs

Was a cable protection?

Comme son nom l'indique, un disjoncteur ou un commutateur LS est un dispositif de sécurité qui protège de manière fiable les installations, les appareils et les installations électriques en aval contre les surcharges.

Les commutateurs LS sont également appelés distributeurs automatiques ou distributeurs automatiques.

Avant l'introduction de fusibles automatiques, cette tâche a été prise en charge par les fusibles. En cas de surcharge due à un courant trop élevé, le fil a brûlés dans le fusible et le fusible a dû être remplacé. Bien que cela offre une certaine protection, il a également des inconvénients. Si aucun nouveau fusible n'était tangible, les copies défectueuses ont été partiellement repliées de manière assez aventureuse.

Contrairement aux fusibles, une coupe-circuit automatique peut être activée à la main à chaque fois que la cause du déclenchement a été éliminée.

En outre, les interrupteurs LS sont également homologués comme interrupteurs en fonctionnement conformément aux réglementations VDE.

Disjoncteur

Disjoncteur unipolaire pour montage sur rail DIN.

 

Pourquoi un disjoncteur de sécurité est-il nécessaire ?

Installation électrique

Grâce à la tension de 230 V, les câbles sont suffisants avec 1,5 mm².

Afin de maintenir le coût du « câblage électrique » d'une maison à un prix abordable, il y a longtemps, on a décidé de définir la « tension de fonctionnement » pour l'installation à la maison sur une tension alternative de 230 V. Il est ainsi possible d'utiliser des câbles d'une section de seulement 1,5 - 2,5 mm 2.

Si, pour un câble de 1,5 mm2, on part d'un courant maximal admissible de 16 A, il est possible de transmettre des puissances allant jusqu'à 3680 W (16 A x 230 V). Cela est plus que suffisant pour la plupart des applications ou des consommateurs. 

La tension élevée présente également des inconvénients qui doivent être minimisés par des mesures appropriées :

Protection contre les contacts :
il faut en tout cas s'assurer que le contact direct avec les conducteurs et les pièces sous tension est évité.

Protection contre les surcharges :
les dispositifs d'installation fonctionnant sur la tension de secteur doivent être protégés de manière fiable contre les surcharges. Un petit exemple de calcul illustre cette nécessité indispensable :

Si le câble d'alimentation entre une prise et la boîte à fusibles mesure environ 15 m de long, la résistance du câble pour la phase et le conducteur zéro (aller-retour) est d'environ 0,36Ω .  La valeur calculée se réfère à un câble en cuivre avec une section de câble de 1,5 mm 2 . 

Si un court-circuit massifΩ est présent sur la prise de courant avec 0 suppote, la loi d'Ohm supposerait 638,89 A (I = U : R, soit 230 V : 0,36Ω) s'écoulent via les deux câbles de raccordement de la prise de courant.

Si vous utilisez la formule P = U x I pour calculer la puissance, le 146 944,44 watts ou environ 147 kW, qui sont convertis en chaleur. Sans fusible qui, dans ce cas, se déclenche et la tension s'arrête à temps, les fils dans le mur se glisseraient en quelques secondes.

 

Comment un disjoncteur est-il monté ?

Un coupe-circuit automatique est prévu pour le montage sur rails DIN ou sur rails. Pour cela, il dispose des ergots de verrouillage nécessaires (9).

Les câbles de raccordement sont insérés via les ouvertures de câble (3) et fixés à l'aide des vis de serrage (2).

Lorsque le levier de vitesses (1) est placé en position « on », le contact de commutation (6) est fermé. 

L'interrupteur LS se déclenche lorsque l'électroaimant (7) ou la bande bimétallique (4) actionne le mécanisme de déclenchement (8). La chambre à souder sans fil (5) protège le contact de commutation contre les incendies.

Remarque :
le levier de vitesses n'est pas couplé mécaniquement à la mécanisme de déclenchement. Cela signifie que même si le levier de vitesses est maintenu à la main en position « on », le mécanisme de déclenchement peut tout de même ouvrir le contact de commutation.

Structure du disjoncteur de sécurité

La structure de base est la même pour tous les distributeurs automatiques.

 

Comment fonctionne un disjoncteur de sécurité ?

Structure du disjoncteur de sécurité

Le flux de courant à travers la machine est marqué d'une ligne rouge.


La structure mécanique varie d'un fabricant à l'autre, mais en principe, la fonction est toujours la même.

Pour bien comprendre la fonction, vous devez savoir comment le courant traverse le distributeur automatique :

La borne de connexion gauche (10) est reliée à la partie mobile du contact de commutation (6) par un câble flexible (11).

La partie fixe du contact de commutation est en contact avec le raccord gauche de l'électroaimant (7). Le raccordement droit de la bobine de l'électroaimant est relié à l'extrémité inférieure de la bande bimétallique (4).

Sur la partie mobile supérieure de la bande bimétallique, un câble flexible (12) mène à la borne de raccordement droite (13).

 

Déclenchement thermique en cas de surcharge

Si de plus en plus de consommateurs sont utilisés sur une prise ou un circuit électrique, il peut arriver que le courant dépasse lentement mais régulièrement la limite du distributeur automatique. Cela peut se produire très rapidement lorsque des rallonges et des prises multiples sont connectées l'une après l'autre sans aucune réflexion.

Dans ce cas, le déclenchement thermique est activé par la bande bimétallique (4). Le pneu bimétal est composé de deux métaux avec des coefficients de dilatation différents.

Cela signifie que plus le courant qui traverse la bande est élevé, plus la bande se tord dans une certaine direction.

La partie supérieure de la bande se plie vers la droite, la partie supérieure de la bande étant fermement ancrée dans la partie inférieure. A partir d'une certaine déformation, la bande actionne un levier de verrouillage (14) et déclenche ainsi la mécanique de verrouillage (8) du contact de commutation. Le circuit est coupé.

Pour réactiver le distributeur automatique, il faut attendre que la bande bimétallique ait refroidi à nouveau.

Déclenchement magnétique en cas de court-circuit

Déclenchement magnétique en cas de court-circuit

En cas de court-circuit massif, le déclenchement par la bande bimétallique serait beaucoup trop lent . C'est pourquoi un électroaimant (7) est encore installé dans un coupe-circuit automatique.

Celui-ci est tel que les courants jusqu'à 16 A ne suffisent pas pour que l'électroaimant soit actif. Ce n'est qu'en raison d'un courant de court-circuit élevé que le champ magnétique de la bobine est si puissant que le noyau de la bobine (15) est serré. Le levier de verrouillage est actionné et le mécanisme de verrouillage (8) est déclenché par une bascule (16) qui se trouve directement sur un ergot (17) du levier de verrouillage (14). L'ouverture rapide du contact de commutation est encore supportée par une pièce en plastique (18). Dès que le noyau de la bobine est serré, l'élément en plastique pousse contre la partie mobile du contact de commutation et l'appuie dessus.

Comme un arc électrique se produit très souvent sur le contact de commutation lors de la commutation de courants d'erreur élevés, une chambre d'extinction (5) est montée en parallèle. Cette chambre se compose de plusieurs plaques métalliques qui permettent de prendre l'arc, de refroidir et de l'effacer au prochain passage à zéro. Ainsi, le contact de commutation est efficacement protégé contre les incendies.

Une fois la cause de l'erreur éliminée, le commutateur LS peut être réactivé immédiatement.

 

Quels sont les différents disjoncteurs ?

Les commutateurs LS sont utilisés dans les boîtes à fusibles et les répartitions et sont conçus pour être montés sur des rails DIN ou sur un chapeau. En fonction de la demande de courant de l'installation en aval ou de l'installation, il existe des commutateurs LS avec les courants nominaux les plus divers. Les valeurs peuvent être inférieures à 1 A mais aussi jusqu'à 100 A. Pour l'installation à domicile, les distributeurs automatiques à fusibles sont généralement utilisés avec un courant nominal de 10 - 16 A. La capacité de commutation doit être d'au moins 6000 A.

Les différentes caractéristiques des recettes sont décrites plus en détail ci-dessous.

Un autre signe distinctif est le nombre de câbles commutables . La plupart des distributeurs automatiques de fusibles sont à 1 pôle et interrompent la ligne d'alimentation en courant (phase) dans le circuit correspondant. Pour la cuisinière électrique ou pour les gros moteurs électriques fonctionnant sur trois phases, il existe des commutateurs LS à 3 pôles. Avec ces commutateurs, les trois lignes d'alimentation sont toujours séparées, même en cas de défaut sur un seul câble.

Des distributeurs automatiques à 2 pôles sont également proposés pour couper le conducteur zéro en plus de la phase. Ces commutateurs LS sont également disponibles en partie en tant qu'interrupteurs combinés qui fonctionnent en même temps comme disjoncteurs différentiels (FI).

Disjoncteur de sécurité en version 1 pôle et 3 pôles.

 

Was a seler seltive cable protection?

Disposition des fusibles

En cas d'erreur, le fusible 16 A se déclenche avant le fusible 63 A.

Par sélectivité, on entend que, en cas d'erreur, seul le dispositif de protection contre les surintensités situé juste avant la source de l'erreur se déclenche.

On obtient ainsi que seul le circuit défectueux soit débranché du réseau d'alimentation. Les circuits intacts restent connectés au réseau d'alimentation.

Dans la pratique, on y parvient en raison du déclenchement retardé des disjoncteurs de protection de ligne. Comme le disjoncteur de sécurité en aval se déclenche immédiatement, on obtient un arrêt sélectif de la tension uniquement dans le circuit défectueux.

 

Was signifie-t-il caractéristique de déclenchement pour un disjoncteur de sécurité de ligne ?

Les commutateurs LS sont disponibles pour différentes intensités de courant et caractéristiques de sortie. L'intensité du courant dépend de la section transversale des lignes électriques suivantes ou de la consommation de courant du système électrique .

Sous la caractéristique de déclenchement, on désigne le comportement de déclenchement d'un disjoncteur de protection. Un déclenchement rapide et rapide, souhaitable dans le domaine de la construction, peut provoquer des problèmes très rapidement dans les ateliers ou les ateliers de machines. En effet, les gros moteurs électriques ont une demande de courant très élevée au moment de la mise en service, qui est beaucoup plus élevée que la consommation de courant en fonctionnement continu. Il serait naturellement gênant que la machine à fusibles se déclenche chaque fois qu'elle est mise en marche.

L'axe X décrit plusieurs fois le courant nominal.

Dans les bâtiments de bureau et les bâtiments résidentiels, le commutateur L LS à caractéristiques B est utilisé dans le cadre de la normale. Les commutateurs LS avec caractéristiques C sont utilisés pour les consommateurs avec un courant d'appel Hohem, tels que les machines-outils, les moteurs de ventilateur ou les groupes de lampes. Pour les consommateurs avec une charge capacitive ou inductive très élevée, comme les condensateurs, les alimentations à découpage, les transformateurs ou les électro-aimants, les commutateurs LS avec caractéristique D sont utilisés.

Le diagramme ci-joint montre de plus près les courbes caractéristiques des différentes caractéristiques des recettes. La plage supérieure (1) correspond au déclenchement thermique et la plage inférieure (2) indique le déclenchement magnétique.

Les autres types de caractéristiques sont :
« E » pour disjoncteur sélectif « exact »
« Z » pour la protection des semi-conducteurs et, en cas d'impédance de réseau élevée
, « K » pour « force » avec courant d'appel Hohem et déclenchement sensible de surcharge

Aperçu des courants de déclenchement

Commutateur LS Courant de surcharge en cas de déclenchement thermique* Courant de surcharge en cas de déclenchement magnétique*
Disjoncteur B 1 pôle 1,13 – 1,45 3 à 5
Disjoncteur C 1 pôle 1,13 – 1,45 5 - 10
Caractéristique D 1,13 – 1,45 10 à 20
Caractéristique électrique 1,05 - 1,20 5 - 6,25
Caractéristique Z 1,05 - 1,20 2 à 3
Caractéristique K. 1,05 - 1,20 8 - 14

* (plusieurs fois le courant nominal)

 

Quelle was est la différence entre la coupe-circuit automatique et le disjoncteur FI ?

Un coupe-circuit automatique surveille uniquement le courant sur la ligne et sépare le circuit lorsque les limites sont dépassées. Si le courant qui traverse la phase est également retransmis via l'échelle zéro ou s'écoule vers la terre (conducteur de protection PE) en cas d'erreur, un commutateur LS à 1 ou 3 pôles ne peut pas être détecté.

En revanche, un disjoncteur différentiel (FI) surveille le circuit. Le courant circulant sur la phase doit également revenir via l'échelle zéro .

En cas de panne d'une perceuse, si un câble sous tension est blessé, un courant plus ou moins élevé s'écoule vers la terre via le foret, le boîtier de la perceuse et le conducteur de protection de la perceuse.

Dans ce cas, le FI détecte que plus de courant s'écoule dans le circuit que le courant revient via l'échelle zéro . Si la limite définie dans le disjoncteur de courant résiduel est dépassée, le circuit défectueux est immédiatement déconnecté de la tension secteur. 

Contrairement à l'interrupteur LS (li), le FI dispose d'un port N.

 

Was must-on observer lors du remplacement d'un disjoncteur de sécurité de ligne ?

Travail sur l'installation électrique

Ceux qui travaillent dans une armoire électrique doivent savoir was à observer.

Le remplacement d'un distributeur automatique défectueux constitue une intervention massive dans l'installation électrique et ne doit être effectué que par des professionnels possédant les compétences requises. En outre, les règles de sécurité doivent être les suivantes :

- activation
- protection contre la remise en marche
- détection de l'absence de tension
- mise à la terre et court-circuitage
- couvrir ou

prendre en compte les pièces adjacentes et sous tension.

Ceux qui ne disposent pas des connaissances techniques nécessaires doivent en tout cas charger un spécialiste ou demander de l'aide.

Important ! 
Un coupe-circuit automatique est toujours muni d'une étiquette dont le courant nominal et les caractéristiques de sortie, par ex. 16 B, doivent être lus. Par conséquent, un interrupteur LS de catégorie 16 B doit également être utilisé comme remplacement.

 

Questions souvent posées sur les disjoncteurs

Pourquoi le commutateur LS tombe-t-il lorsque je ich allumez mon ordinateur ?

Souvent, une prise de courant commutable du PC, deux moniteurs, l'imprimante, des disques durs externes, le système audio et d'autres composants sont connectés. Cela présente le grand avantage que tous les appareils peuvent être mis en service en cliquant sur un bouton. Cependant, le courant peut être si élevé au moment de mise en marche, de sorte que le commutateur LS interprète et déclenche ce dernier comme une erreur.
 

Was faut

L'expérience montre qu'un commutateur LS se déclenche chaque fois qu'un consommateur défectueux a été branché sur une prise électrique ou qu'un appareil défectueux a été mis sous tension. Dans ce cas, le dernier appareil branché doit être débranché ou éteint de la prise de courant. L'interrupteur LS peut être à nouveau activé. Si, lors de la remise en service d'un appareil, le commutateur LS se déclenche à nouveau, vous connaissez le responsable et pouvez commencer à effectuer un dépannage plus précis.
Si le commutateur LS semble avoir déclenché sans raison, il faut vérifier quels consommateurs ne sont plus alimentés. Vous pouvez ensuite les débrancher ou les couper du secteur, puis vérifier si le commutateur LS est maintenu ou rédéclenché.

Comment vérifier un commutateur LS ?

Si un commutateur LS fonctionne correctement et se déclenche de manière fiable même lorsque les valeurs limites sont atteinte, il ne peut être testé qu'avec des appareils de mesure spéciaux. Seule la fonction mécanique peut être testée sans effort. Dans tous les cas, un interrupteur LS doit être allumé en l'état sans tension. Si nécessaire, la résistance de transition peut encore être mesurée entre les deux bornes de raccordement.