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  Fonction Protéger les matériels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteur Page : 1/21 Electrotechnique Electrotechnique Etude des Systèmes Techniques Industriels !" Après avoir étudié, aux cours des séances précédentes, la Fonction Isoler et la Fonction Commander en TOR, nous allons enfin étudier la Fonction Protéger les matériels . Cette étude se fera toujours à travers l’installation électrique de l’unité de fabrication de pain. Nous allons particulièrement nous intéresser à la ligne d’alimentation du moteur M20 qui assure l’entraînement du tapis roulant et à la ligne d’alimentation du moteur M4 qui assure le pré façonnage des pâtons. Le but de cette séance est que vous soyez capable d’identifier les appareils qui concourent à assurer la protection des matériels. 1. Schémas électriques : Vous pouvez voir ci-dessous les schémas unifilaires des lignes d’alimentation des moteurs M20 et M4. Entourez en rouge les appareils qui concourent à assurer la protection des matériels. Les appareils qui assurent la Fonction Protéger les matériels sont ici :  Les fusibles,  Le relais thermique,  Le disjoncteur. Q20 KM20 F20 M20 3gh Q4 KM4 M4 3gh Ligne d’alimentation du moteur M20 Ligne d’alimentation du moteur M4 By dali200821 Tunisia-sat

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Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :1/21 Electrotechnique Electrotechnique Etude des Systmes Techniques Industriels FONCTION PROTESERLES MATERIELS Le reIuis thermique Ie fusibIe Ie disgoncteur Aprs avoir tudi, aux cours des sances prcdentes, la Fonction Isoler et la Fonction CommanderenTOR,nousallonsenfintudierlaFonctionProtgerlesmatriels.Cette tude se fera toujours travers linstallation lectrique de lunit de fabrication de pain. Nous allonsparticulirementnousintresserlalignedalimentationdumoteurM20quiassure lentranementdutapisroulantetlalignedalimentationdumoteurM4quiassurelepr faonnage des ptons. Lebutdecettesanceestquevoussoyezcapabledidentifierlesappareilsqui concourent assurer la protection des matriels. 1.Schmas lectriques : Vous pouvez voir ci-dessous les schmas unifilaires des lignes dalimentation des moteurs M20etM4.Entourezenrougelesappareilsquiconcourentassurerlaprotectiondes matriels. Les appareils qui assurent la Fonction Protger les matriels sont ici :Les fusibles, Le relais thermique, Le disjoncteur. Q20 KM20 F20 M20 3ghQ4 KM4 M4 3ghLigne dalimentation du moteur M20 Ligne dalimentation du moteur M4 By dali200821Tunisia-sat Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :2/21 2.Les diffrentes perturbations : Toutrcepteurpeuttrelesigedincidentsdoriginelectrique.Ilexistedeuxtypesde perturbation pouvant endommager les rcepteurs et autres matriels : lessurtensionsquicorrespondentdesvaleurssuprieureslavaleur assigneouvaleurnominaledemploi.Ellespeuventtreduesundfaut disolement avec une installation de tension plus leve ou des surtensions atmosphriques telles que la foudre. lessurintensits.Onappellesurintensittoutcourantsuprieurlavaleur assigne (valeur nominale demploi). Nousallonstudier,aucoursdecettesance,lesappareilsquiassurentlaFonction Protgercontrelessurintensits.Ilestdoncncessairedapprofondirnotreprsentationdes surintensits.Il existe deux types de surintensit : les surcharges, les courts-circuits. CAUSESEFFETS PROTECTION ENVISAGEE Surcharge temporaire : Dmarrage ou freinage dun moteur. Blocage intempestif dun moteur. Pas ou peu de risque de dtrioration si lincident est peu frquent. Pas de coupure S U R C H A R G E S Surcharge prolonge : Moteur en dpassement de charge. Fonctionnement abusif simultan de plusieurs appareils lectriques. Rupture dune phase dalimentation dun moteur. Echauffement important entranant un vieillissement prmatur des isolants voire leur destruction. Risque dincendie ou daccidents corporels par brlure. Coupure dautant plus rapide que lamplitude de la surcharge est importante C O U R T S - C I R C U I T S Sectionnement et mise en contact de cbles dalimentation dnergie lectrique. Dfaut disolement dans un appareil lectrique. Dtrioration partielle ou complte dun quipement lectrique. Risque daccidents corporels par brlure ou lectrocution. Echauffement trs important pouvant entraner la fusion des conducteurs, risque dincendie. Coupure immdiate I t In It I t In Ip I t In Ip Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :3/21 Maintenant que nous avons dfini les diffrents types de surintensit, nous allons pouvoir tudier les appareils qui permettent de protger le matriel contre ces perturbations. Les protections sont assures par : des appareils spcifiques : fusible, disjoncteur, relais de protection des fonctions de protection intgres des appareils fonctions multiples. 3.Le relais thermique : 3.1. Dfinition : Lerelaisdoittoujourstreassociuncontacteur.Onappellecetteassociationun discontacteur.Lecontacteurassurelacommandeautomatiquedescircuitspendantquele relaisthermiquepermetdedtecterlessurchargesetdouvrirlecircuitdecommandedu contacteur en cas de dfaut. Laprotectioncontrelescourts-circuitsnestpasassurecausedufaiblepouvoirde coupure (PdC) du contacteur.Lerelaisthermiquedoitdonctoujourstreassocidesfusiblesoudautres matriels assurant la protection contre les courts-circuits. 3.2. Symbole : Le relais thermique est, dans 95% des cas, tripolaire. Sa reprsentation symbolique est la suivante : La double barre sur le contact NF 95-96 signifie quil est accrochage et quil faut le rarmer. Le rarmement peut tre soit manuel soit lectrique distance laide dun bloc additionnel. Ilfautsavoirquelorsquuncontactauxiliaireestreprsentdanslecircuitde commande,souventsuruneautrefeuillequecelleducircuitdepuissance,nousdevons reprsenter le dclencheur thermique comme ci-dessous. Le relais thermique assure la protection des circuits et des moteurs contre les surcharges, les coupures de phase, les dmarrages trop longs et les calages prolongs du moteur. Relais thermique tripolaire avec1 contact auxiliaire NO et NF F2 1 2 3 4 5 6 97 98 95 96 95 96 Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :4/21 3.3. Constitution : Lerelaisthermiqueestreprsentsurlaphotoetleschmasuivant.Ilpeuttre mont directement sur le contacteur (I 63A) ou peut tre indpendant (I > 63A) grce ladjonction dun bornier LA7-D2064. Vouspouvezvoir,surledessincidessous,unereprsentationintrieuredurelais thermique dsignant les lments principaux constituant le relais thermique. Certains relais thermiques possdent en plus un bilame de compensation pour viter quelatempratureextrieureninfluencelecomportementdesbilames.Onditqueces relaissontcompenss.Lacompensationdambianceestvalablepourdestempratures de 15C +55C. C'est le cas de la srie LR2-D Le rglage du calibre est diffrent de la srie LR1-D.., il se fait grce au bouton rond et bleu, visible sur la photo en haut de la page. Relais thermique pour montage direct sur contacteur Relais thermique avec bornier pour montage indpendant Vue intrieure dun relais thermique srie LR1-D.. Bilame Conducteur lectrique Levier Rglette suprieure Rglette infrieure Systme de dclenchement Contact auxiliaire Rglage du calibre de dclenchement Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :5/21 3.4. Principe de fonctionnement : 3.4.1.Fonctionnement en cas de surcharge : Lerelaisthermiqueutiliselapropritdetroisbilamesformschacundedeux minceslamesdemtauxayantdescoefficientsdedilatationdiffrents.Cesdeuxlames, constituespourlunedunalliagedeferro-nickeletdinvarpourlautre,sontintimement liesentreellesparsoudage.Autourdecesbilamessontenroulslesconducteurs lectriques de la partie puissance. Le contact NO se ferme et permet, par exemple, de signaler avec une lampe quil y a un dfaut alors que le contact NF, cbl en srie avec la bobine dun contacteur, ouvre le circuit dalimentation de cette bobine. 3.4.2.Fonctionnement diffrentiel : Nous avons vu, dans la prsentation du relais thermique, quil permet de protger les quipements contre les surcharges mais aussi contre la marche en monophas (perte ou coupure dune phase). Cela est possible grce un dispositif diffrentiel. Lerelaisthermiquesurveillelquilibredesintensitsdanslestroisconducteursde ligne.Lorsquelaconsommationestdsquilibre,etcestlecaslorsdunepertede phase,unsystmedamplificationmcaniquepermetdecouperlecircuitdecommande. Ce systme et son fonctionnement sont reprsents ci-dessous. Il faut faire attention quant au choix du relais thermique. En effet, si la consommation durcepteurestnormalementdsquilibre,ilfaudraveillerutiliserunrelaisnon diffrentiel. Fonctionnement nominal I = InSurcharge I > In Lorsquelecourantdpasselavaleurnominaledefonctionnement(In),la tempratureaugmente,lebilamesedformeetactionnelescontacts auxiliaires placs dans la partie commande. I = In Contacts insrs dans la partie commande 97 98 95 96 Dispositif de commande mcanique 97 98 95 96 I > In Position froid Les bilames sont en position initiale (non dforms). Les rglettes sont alors en bute droite. Dfaut monophas position chaud Lebilamededroitentantpastraversparuncourant anormal, il neffectue quun faible dplacement et retient la rgletteinfrieure.Larglettesuprieuretantentrane parlesdeuxautresbilmes,leleviereffectueunplus granddplacementquedanslecasdundfauttriphas. Le dclenchement est acclr. Perte d'une phase Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :6/21 3.5. Critres de choix : On choisit le relais thermique en fonction des caractristiques suivantes : Le courant de rglage (Ir) : sa valeur dpend de la valeur du courant d'emploi (Ie) qui doit tre comprise dans la plage de rglage du relais thermique. Ir est rgl soit sur Ie, soit sur 1,05 x Ie. La tension nominale(Ue). Lefonctionnementdiffrentiel:Pourprotgerl'quipementcontrelamarcheen monophas, le relais thermique doit tre diffrentiel. Lacompensationentemprature:Encasd'utilisationdansunenvironnementfroid ou chaud, il faudra que le relais thermique soit compens. Laclassedefonctionnement:Selonlesduresdedmarragedesmoteurs,nous disposons de trois classes de relais thermiques. Classe 10 : dclenchement normal (dmarrage de 4 10s). Classe 20 : dclenchement faiblement temporis (de 6 20s). Classe 30 : dclenchement fortement temporis (jusqu' 30s). Il existe d'autres classes de fonctionnement pour les dmarrages encore plus longs. Pourchaqueclassedefonctionnement,leconstructeurnousdonneunecourbede dclenchement. Un exemple est visible ci-dessous. Lacourbededclenchementestla courbereprsentantletempsde dclenchementmoyenenfonctiondes multiples de l'intensit de rglage (Ir). Par exemple, si une surcharge de 3 x Ir apparatsurlaligned'alimentationd'un moteur,pourunfonctionnementquilibr chaud,lerelaisthermiqueclasse20A dclenchera au bout de : 15s. Nouspouvonsobserver,surcette courbe,quel'intensitminimalede dclenchementestgale1,15.Ir.Cela veutdirequelerelaisthermiquene dclenchera pas lorsque I = Ir mais lorsque I = 1,15.Ir. Courbe de dclenchement LR2-D (Tlmcanique) 1Fonctionnementquilibr3phases,sanspassagepralable du courant ( froid). 2 Fonctionnement sur les 2 phases, sans passage pralable du courant ( froid). 3Fonctionnementquilibr3phasesaprspassageprolong du courant de rglage ( chaud). Classe 20 A Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :7/21 4.Le fusible : 4.1. Dfinition : Ilexisteplusieursclassesdefusiblemaisnoustudieronsseulementceuxutiliss dans le domaine industriel : Classe gG (ancien gI) : Ce sont les fusibles d'usage gnral.Ils protgent contre les surcharges (faibles et fortes) et bien sr contre les courts-circuits. ClassegII:D'utilisationbeaucoupplusrare,cesontdesfusiblesd'usage gnral temporis. Leur temps de fusion est retard. Classe aM : Ce sont les fusibles d'accompagnement moteur. Dimensionns pour rsister certaines surcharges comme le dmarrage d'un moteur, ils protgent seulement contre les courts-circuits. Il est ncessaire de les associer un dispositif de protection thermique.Lesconstructeursproposentd'autresclassesdefusiblemaisilssontutilissdans des domaines tels que l'lectronique 4.2. Symboles : Les deux symboles utiliss pour reprsenter le fusible se trouvent ci-dessous. 4.3. Constitution : Il existe deux types de fusible : le cartouche fusible cylindrique, le cartouche fusible couteau. Cartouche fusible cylindrique Cartouche fusible couteau Un fusible est un appareil de connexion dont la fonction est d'ouvrir un circuit par la fusion d'un lment calibr. FusibleFusible percuteur F1F2 Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :8/21 Vous pouvez voir ci-dessous les vues en coupe d'un cartouche fusible cylindrique et couteau.Quelque-soitletypedecartouche,lesprincipauxlmentsconstituantle cartouche sont :l'enveloppe isolante, deux embouts cylindriques ou en forme de couteau, l'lment fusible calibret un remplissage de sable de silice. L'enveloppeisolante,aussiappelecorpsducartoucheestencramique (porcelaine) afin de rpondre aux critres suivants : bonne rsistance mcanique et bonne aptitude supporter les chocs thermiques. Lesembouts(picesdeconnexion)sontencuivreargent.Ilssontcylindriquesou enformedecouteauenfonctiondutypedecartouche.Ilsassurentlafixationdu cartouchesurl'appareillagetelqueleporte-fusibleetilsassurentlecontactavecles autres appareils du circuit. L'lment fusible calibr est ralis en matriaux de trs faible rsistivit, tels que le cuivre ou l'argent, afin de rduire au maximum les pertes joules en fonctionnement normal. C'est de cet lment que dpendent les caractristiques lectriques. Enfin, le cartouche fusible est rempli de sable de silice afin d'touffer rapidement l'arc lectriquequiapparatlorsdelafusiondel'lmentfusible.Deplus,ceremplissage permet d'assurer l'isolement aprs la coupure. Nouspouvonsobserversurlesschmasci-dessusquelescartouchespossdent parfois un percuteur. Ce dernier a deux fonctions. Il permet de signaler qu'il y a eu fusion. Il est trs facile de reprer la classe du cartouche. En effet, les caractristiques des fusibles aM sont crites en vert alors que celles des fusibles gG sont en noir. Cartouche fusible cylindriqueCartouche fusible couteau Corps du cartouche en cramique Percuteur Embout suprieur Remplissage de silice Elment fusible calibr Couteau Corps du cartouche en cramique Elment fusible calibr Remplissage de silice Lepercuteurpermetaussid'actionnerlescontactsdeprcoupureprsent danslessectionneurspossdantundispositifcontrelamarcheen monophas. Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :9/21 4.4. Critres de choix : On choisit le cartouche fusible en fonction des caractristiques suivantes : La classe du fusible : gG, gII ou aM. LecalibreInouintensitnominale:C'estl'intensitquipeuttraverserindfiniment un fusible sans provoquer ni chauffement anormal ni fusion. La tension nominale d'emploi (Ue). La forme et la taille. Le Pouvoir de coupure (PdC > Icc) en kA. Eventuellement le systme dclencheur. Pourchaquetypedecartoucheetchaquecalibre,leconstructeurnousdonneune courbe de fusion visible sur le Document n2. Cette courbe exprime le temps de fusion en fonctiondel'intensittraversantlefusible.Deplus,ilestpossiblequelesconstructeurs nous donnent des informations supplmentaires : Lecourantdenon-fusion(InfouI1)estlavaleurducourantquipeuttre supporte par le cartouche, pendant un temps spcifi, sans fondre. Le courant de fusion (If ou I2) est la valeur du courant qui provoque la fusion du cartouche avant la fin du temps spcifi. Cela peut s'illustrer avec les courbes ci-dessous : Lacaractristiqueci-contre reprsentelacourbedefusionetla courbe de non-fusion d'un fusible. Entre les deux courbes, il existe unezoneindtermineole constructeurnepeutdfinirl'tatdu cartouche fusible. Caractristique temps/courant d'un fusible Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :10/21 5.Le disjoncteur : 5.1. Dfinition : Les disjoncteurs sont pratiquement tous magnto-thermiques. De plus, la protection pardisjoncteurdesinstallationslectriquesatendanceremplacerdeplusenplusles fusibles car les disjoncteurs peuvent raliser des fonctions supplmentaires. En effet, le disjoncteur magnto-thermique assure les fonctions suivantes : Protger contre les surcharges (dclencheur thermique), Protger contre les courts-circuits (dclencheur magntique), Etablir et interrompre le courant (ples de puissance), Isoler (ples de puissance). 5.2. Symboles : Une liste non exhaustive des symboles du disjoncteur est reprsente ci-dessous. Il faut savoir qu'en monophas, si le disjoncteur possde un contact pour couper le neutre, cecontactn'estpasprotgetn'estpasconsidrcommeunple.Ondiradece disjoncteur qu'il est unipolaire + neutre (voir exemple ci-dessous). Il faut savoir que les industriels remplace de plus en plus le symbole du dclencheur magntique par le symbole suivant (dclencheur maxima de courant): Le disjoncteur est un appareil mcanique de connexion capable d'tablir, de supporteretd'interrompredescourantsdanslesconditionsnormalesdu circuit. Il peut aussi supporter pendant une dure spcifie et interrompre des courantsdansdesconditionsanormalescommelessurchargesoules courts-circuits. Disjoncteur unipolaire magnto-thermiqueQ1 1 2 1 2 Q2 N N Disjoncteur unipolaire+neutre magnto-thermiqueDisjoncteur bipolaire magnto-thermiqueQ3 1 2 3 4 Disjoncteur tripolaire magnto-thermiqueQ4 1 2 3 4 5 6 Disjoncteur ttrapolaire magnto-thermiqueQ5 1 2 3 4 5 6 7 8 Disjoncteur unipolaire thermique2 Q6 1 Disjoncteur unipolaire magntiqueQ7 1 2 I > Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :11/21 Danscertainscas,lesconstructeursreprsententlaliaisonmcaniquequ'ilexisteentre lesdclencheursetlesplesetledispositifdemanuvredudisjoncteuravecl'accrochage mcanique. Les deux reprsentations possibles sont reprsentes ci-dessous. 5.3. Constitution : Le disjoncteur magnto-thermique est principalement constitu de trois lments : un ensemble de contacts aussi appels ples de coupure, d'un dclencheur thermique, d'un dclencheur magntique. 5.3.1.Les ples de coupure : Lesplesdecoupuredoivents'ouvrirsansformationd'arclectriqueni dtrioration des contacts. Ceci implique une grand rapidit d'ouverture (5 10 ms) et la prsence d'une chambre de coupure pour teindre l'arc lectrique. Il faut savoir que pour les gros disjoncteurs, il est possible de changer le bloc de dclenchement tout en conservant les contacts de coupure. 5.3.2.Le dclencheur thermique : Lefonctionnementdudclencheurthermiqueestbassurl'utilisationd'un bilame. Ce dernier est identique celui utilis dans le relais thermique tudi plus tt (voir3/Lerelaisthermique).Leprincipedefonctionnementseradcritaucoursdu sous-chapitre suivant. 5.3.3.Le dclencheur magntique : Le fonctionnement du dclencheur magntique est bas sur l'utilisation d'un lectro-aimantensrieaveclecircuitprincipal.Cedclencheurintervientau-del descourantsdesurchargesetjusqu'l'intensitmaximaleducourantdecourt-circuit. Le principe de fonctionnement sera dcrit au cours du sous-chapitre suivant. 1 2 3 4 5 6 Disjoncteur tripolaire magnto-thermique1 2 3 4 5 6 Disjoncteur tripolaire magnto-thermique avec dispositif de manuvre accrochage mcanique Lesplesdecoupurepermettentd'tabliretd'interromprelecourant dans le circuit dans des conditions normales de fonctionnement mais surtout en cas de dfaut. Ils ont donc un grand pouvoir de coupure. Ledclencheurthermiqueassurelafonctionprotgercontreles surcharges. Ledclencheurmagntiqueassurelafonctionprotgercontreles courts-circuits. Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :12/21 5.4. Principe de fonctionnement : 5.4.1.Protection contre les surcharges : Commenousvenonsdeledire,laprotectioncontrelessurchargesest assure par le dclencheur thermique constitu d'un bilame. En cas de surintensit, le bilame se dforme et entrane le systme d'accrochage qui libre la partie mobile dupledecoupure.Leressortquitaitcomprimsedtendetprovoqueune coupure brusque du circuit lectrique (5 10 ms). Cesystmeassurelaprotectioncontrelessurintensitsfaibles(1,25In par exemple) mais de dure assez longue (0,5 10 min). 5.4.2.Protection contre les courts-circuits : Elleestbasesurlacrationd'unchampmagntiquelorsdupassaged'un courant. Le systme comporte un circuit magntique fixe et une armature mobile. Encasdecourt-circuit,l'armatureestattireparl'lectro-aimant.Ellelibre ainsi l'ensemble mobile. Le contact est repouss par le ressort qui tait comprim. Le fonctionnement est instantane. Il y a autant de dclencheurs que de ples dans le disjoncteur (sauf pour le neutre en monophas). Par exemple, un disjoncteur tripolaire possde trois dclencheurs thermique et trois dclencheurs magntique. Ledisjoncteurraliseunecoupureomnipolaire:lefonctionnementd'unseul dclencheur suffit pour commander l'ouverture simultane de l'ensemble des ples. Ressort Bilame Systme de verrouillage mcanique Ple de coupure I = InI > In Avant la surcharge, fonctionnement normalCas d'une surcharge, I > In Armature mobile Electro-aimant Avant le court-circuit, fonctionnement normalCas d'un court-circuit, I >>> In I = In I >>> In Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :13/21 5.5. Classification des disjoncteurs : 5.5.1.Les disjoncteurs divisionnaires : Lesdisjoncteursdivisionnaires,visiblesci-dessus,sontsitussurles tableaux de distribution terminale. Comme nous l'avons dit plus tt, ces disjoncteurs ont tendance remplacer de plus en plus les fusibles. Cesdisjoncteurssontdeformemodulaire.Ilspeuventtre1,2,3ou4 ples.Leurscaractristiquessont:tensiond'emploi230/400V;calibrede0,5 63A. 5.5.2.Les disjoncteurs de distribution BT : Cesdisjoncteurssontutilisspourladistributiond'nergieenBTetpourla protection des moteurs. Il faut savoir que pour un grand nombre de ces disjoncteurs ilestpossibledechangerleblocdedclenchement(blocdeprotection)touten conservant les contacts de coupure. Cesdisjoncteurspermettentderglerlesseuilsdedclenchement thermique, magntique, ou les deux, en fonction rcepteur protger. Leurscaractristiquessont:tensiond'emploi230690V;calibrede80 3200A ; pouvoir de coupure de 25 kA 150 kA. Disjoncteur magnto-thermique unipolaire + neutre Disjoncteur magnto-thermique bipolaire Disjoncteur magnto-thermique ttrapolaire Disjoncteur gnral Bloc de protection interchangeable Disjoncteur moteur Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :14/21 5.5.3.Disjoncteurs sur chssis mtallique : Lesdisjoncteurssurchssismtalliquesontdestinsdetrsgrosses intensitsde8006300A.Cesdisjoncteurssontleplussouventcommande motorise et munis de relais de protection lectroniques. 5.5.4.Disjoncteurs haute tension : Destinslaprotectiondesrseauxdedistributionetdespostesde transformation,cesdisjoncteursralisentlacoupuredel'arclectriquedansune chambreremplied'hexafluoruredesouffre(SF6).Ledplacementdeleurscontacts est linaire. Pour les disjoncteurs HT et THT (400kV), un ple de disjoncteur est constitu deuneouplusieurschambresdecoupure.Cesappareilsseronttudisenclasse de Terminale. 5.6. Courbe de dclenchement : La courbe de dclenchement rsulte de l'association de la courbe de dclenchement du relais thermique et de la courbe de dclenchement du relais magntique. Courantderglage:IrouIrthC'estlecourantmaximalquepeutsupporterle disjoncteur sans dclenchement du dispositif thermique (de 0,7 1 In). Courantmagntique:ImC'estlecourantdefonctionnementdudclencheur magntique en cas de court-circuit (de 2,5 15 In). I (A) IrImPdC Plage de rglage thermique Courbe du dclencheur thermique t (s) Plage de rglage du magntique15 25 ms 0.5 5 s Courbe du dclencheur magntique Zone de dclenchement thermique : Leprincipeestlemmequepourle relais thermique. Lacourbeestinversement proportionnelle au temps. Zone de dclenchement magntique : Ledclenchementestinstantands quel'onatteintleseuilde dclenchement. Letempsdedclenchementnediminue pas avec l'augmentation du dfaut. Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :15/21 5.6.1.Courbes de dclenchement normalises : Pourlesdisjoncteursmodulaires,lesseuilsdedclenchementthermiqueet magntiquenesontpasrglables.Lesconstructeursontdonccodifiplusieurs situations qui nous donnent des courbes de dclenchement normalises. Courbe C : Cetypedecourbeassurelaprotectiondescircuits alimentant des rcepteurs dits classiques. Utilispourdescalibresde0,563A,lesdclencheurs magntiques agissent entre : 5 x In et 10 x In ou 7 x In et 10 x In selon la norme. Courbe D : Cetypedecourbeassurelaprotectiondescircuits alimentantdesrcepteursfortcourantd'appel (transformateurs, moteurs). Utilispourdescalibresde0,563A,lesdclencheurs magntiques agissent entre : 10 x In et 14 x In Courbe B : Cetypedecourbeassurelaprotectiondescircuitsde grande longueur o il n'y a pas de pointe de courant. CettecourbepeutaussitreutiliseenrgimeITouTN pour la protection des personnes. Utilispourdescalibresde1063A,lesdclencheurs magntiques agissent entre : 3 x In et 5 x In Lescourbesreprsentesci-dessusrsultentdenombreuxessaisraliss par le constructeur et des organismes indpendants. C'est pourquoi le constructeur a reprsent chaque fois deux courbes de dclenchement. La 1re courbe dfinit la zone de non-dclenchement. La 2me dfinit la zone de dclenchement. La zone intermdiaire est une zone d'incertitude. Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :16/21 5.6.2.Courbes de dclenchement rglables : Pourlesdisjoncteursayantuncalibresuprieur63A(disjoncteursde distribution et autres), il est possible de rgler les seuils de dclenchement des relais thermique (Ir) et/ou magntique (Im). Lerglagedesseuilsdedclenchementthermiqueetmagntiquenous permetd'obtenirunemultitudedecourbesdedclenchement,enfonctionde l'appareil protger. Quelques exemples de courbes sont visibles ci-dessous. Rglage du seuil de dclenchement thermique Rglage du seuil de dclenchement magntique Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :17/21 5.7. Critres de choix : Le choix d'un disjoncteur en basse tension s'effectue en fonction du circuit protger et en fonction des critres suivants : LecalibreInouintensitassigne:Lechoixducalibresefaitenrelationavec l'intensit admissible dans la canalisation (se fera en Terminale) selon les rgles de la norme C15-100. La tension nominale d'emploi (Ue). Le Pouvoir de coupure (PdC > Icc) en kA. Le nombre de ples protgs. Choix du bloc dclencheur : Il dpend du circuit que l'on doit protger. Choix de la courbe de dclenchement en fonction des rcepteurs que l'on protge (pour les disjoncteurs divisionnaires). Dtermination de Ir et Im pour des disjoncteurs autres que divisionnaires. Pourchaquecircuit,ondterminelesfonctionsncessaireslaprotectionet l'utilisation de l'installation. On tient compte aussi des fonctions dj ralises en amont et de toutes prescriptions de scurit. Exercice n1 : Le but de cet exercice est de choisir le relais thermique F20, qui permet de protger contre les surcharges le moteur M20 entranant le tapis roulant (Pu = 0,37 kW ; In = 1,12 A). 1/Sachantquelemoteuratteintsavitessenominaleen7,5s,dterminerlaclassede fonctionnement du relais thermique : Classe 10. 2/Dterminer le nombre de ples ncessaires : Le relais thermique devra avoir 3 ples. 3/Dterminer la rfrence du relais thermique utiliser et donner sa zone de rglage : LR2-D1306zone de rglage : 1 1,6 A. 4/Sachant que le courant de dmarrage Id = 4,4*In et que l'on rglera Ir = In, vrifier que le relais thermique ne dclenche pas avant la fin du dmarrage (document n1) : Afroid,lerelaisdclencheauboutde1213spourunesurchargede4,4Ir.Le moteur a largement le temps de dmarrer (7,5s). 5/Dterminerletempsdedclenchementdurelaissiunesurchargede9Aapparat, dans le cas d'un fonctionnement chaud : Ir = In = 1,12 A9A = 9/1,12 Ir 9A 8 Ir. Onplace8Irsurlacourbededclenchementdurelaisclasse10etonobtientun temps de dclenchement d'environ 3,1 3,2s. 6/Unerupturedephaseseproduitetinduitunesurchargequivalente10*Ir. Dterminer le temps de dclenchement : environ 3,5s. Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :18/21 Exercice n2 : LebutdecetexerciceestdechoisirlesfusiblesplacsdanslesectionneurQ20plac dans la ligne d'alimentation du moteur M20 entranant le tapis roulant. 1/Dterminer le type de fusible utiliser pour protger un moteur : Type : aM. 2/Dterminerlecalibredesfusiblesenutilisantlesdocumentsconstructeurdurelais thermique que vous avez choisit dans l'exercice prcdent : Calibre : 2 A. 3/SachantquelarfrencedusectionneurQ20(choisitaucoursdelasancesurla fonction Isoler) est LS1-D2531A65, dterminer la taille des fusibles : Taille des fusibles : 10 x 38. 4/Dduire des rsultats prcdents la rfrence des fusibles : Rfrence : DF2-CA02. 5/Dterminerletempsdefusiondesfusiblessiuncourt-circuitapparatetlecourant atteint 20 A (document n2) : Le fusible fond au bout de 0,8 s. 6/Dterminerletempsdefusiondesfusiblessiuncourt-circuitapparatetlecourant atteint 50 A : Le fusible fond au bout de 60 ms. Exercice n3 : Lebutdecetexerciceestdechoisirledisjoncteur-moteurmagnto-thermiqueQ4qui protge le moteur M4 de pr-faonnage. 1/Dterminer, en utilisant le dossier technique, la puissance du moteur M4 : P = 2,2 kW. 2/Rappeler la valeur de la tension d'alimentation : U = 400V. 3/Dduiredesrsultats prcdentslarfrencedudisjoncteur-moteurQ4,sachantque l'on veut une commande par bouton rotatif : Rfrence : GV2-P10. 4/Donner la valeur de rglage du dclencheur thermique : Moteur P = 2,2 kWIn = 5,1 A = Ir ou Irth. 5/Donner la valeur du courant de dclenchement magntique : Im = 78A (+/- 20%) selon les documents constructeur. Si on rgle Ir = 5,1 alors Im = 14 x 5,1 = 74,1A (document n3). 6/Dterminer le temps de dclenchement du disjoncteur pour une surcharge de 5*In : Le dclencheur thermique agit au bout de 3s. 7/Dterminer le temps de dclenchement du disjoncteur pour un court-circuit de 20*In : Le dclencheur magntique agit au bout de 7,5ms. Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :19/21 DOCUMENT 1 Courbe de dclenchement relais thermique LR2-D (Tlmcanique) 1 Fonctionnement quilibr 3 phases, sans passage pralable du courant ( froid). 2 Fonctionnement sur les 2 phases, sans passage pralable du courant ( froid). 3Fonctionnementquilibr3phasesaprspassageprolongducourantderglage( chaud). Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :20/21 DOCUMENT Z Fonction Protger les matriels : le relais thermique, le fusible, le disjoncteurPage :21/21 DOCUMENT 3