Conclusion

Protection contre les surcharges ou contre les courts-circuits?

Grâce aux disjoncteurs E-T-A, protégez vos équipements contre ces deux dangers

Les disjoncteurs sont utilisés de manières variées et très différentes. Ils sont montés sur des panneaux de commande pour la protection des câblages des circuits dérivés et directement dans les équipements pour les protéger. Avec cette variété d’applications, ce n’est pas une surprise que ces disjoncteurs doivent aussi bien assurer la protection contre les surcharges et les courts-circuits.Couper un courant de court-circuit uniquement limité par la résistance en ligne est un test sévère pour le disjoncteur et si le pouvoir de coupure de celui-ci n’est pas adapté à l’application, il peut littéralement exploser. Les courants de surcharge peuvent atteindre des valeurs de 2 à 5 fois la valeur du courant nominal du disjoncteur et sont traités différemment du courant de court-circuit. Très souvent le disjoncteur doit supporter ce courant de surcharge durant une durée appréciable sans déclencher. Ce "White Paper" vous donne des indications afin de pouvoir déterminer le rôle principal d’un disjoncteur et comment procéder pour réaliser le bon choix.La protection contre les surcharges et les courts-circuits sont les principales exigences lors de la sélection d’un disjoncteur. Les circuits en provenance directe du secteur peuvent fournir une tension de 480V et un courant de court-circuit de plusieurs milliers d’ampères. Pour cette raison les panneaux de commande de ces circuits sont équipés de disjoncteurs listés selon la norme UL 489 “Standard for Moulded-Case Circuit Breakers and Circuit Breaker Enclosures” capable d’interrompre des courants de court-circuit entre 5.000 et 50.000 ampères ou plus. Le pendant européen et international de cette norme se trouvent dans les normes EN60947 / CEI 947 (Appareillage à basse tension) et EN60898 / CEI 898 (Disjoncteurs pour la protection contre les surintensités pour installations domestiques et analogues) décrivant entre autres les disjoncteurs modulaires.Un disjoncteur installé directement dans un équipement est en général en place pour protéger l’équipement lui-même et la norme adaptée à cette emploi est la norme UL 1077, “Standard for Supplementary Protectors for Use in Electrical Equipment” ou la Norme Européenne pour disjoncteur pour équipement EN 60934 / CEI 934. Dans les termes utilisés par l’organisme d’homologation UL, les disjoncteurs répondant aux exigences de la norme UL 1077 sont appelés “ protecteurs supplémentaires”, ils sont marqués en tant que “composants reconnus” (et non pas “listés”), et sont identifiés par le symbole correspondant. Ces produits sont appelés en Europe “disjoncteurs pour équipement” ou CBE. Les disjoncteurs décrits dans les deux normes américaine UL 489 et UL 1077 ainsi que dans la norme Européenne EN 60934 / CEI 934, protègent les circuits électriques aussi bien contre les surcharges que contre les courts-circuits. Les disjoncteurs selon UL 1077 se concentrent tendanciellement à la protection contre les surcharges, généralement parce qu’ils sont en aval d’un disjoncteur selon UL 489. Les courts-circuits et les surcharges demandes des propriétés différentes aux différents disjoncteurs. Il est impératif que les ingénieurs de développement soient conscients qu’ils doivent protéger leurs équipements contre les deux dangers.

Protection contre les courts-circuits

Tous les disjoncteurs sont testés pour résister aux courts-circuits, mais la sévérité d’un court-circuit dépend de l’endroit dans lequel il est placé dans le circuit électrique en question.

Tous les types de disjoncteurs ne sont pas nécessairement capables de fonctionner après une ouverture sur un court-circuit. Les normes UL 489 et UL 1077 ainsi que la Norme Européenne EN 60934 / CEI 934 ont des exigences fondamentalement différentes à ce sujet.

La norme UL 489 exige que le disjoncteur reste en état de fonctionnement après ouverture sur un court–circuit.
La norme Européenne EN60934 / CEI 934 et la norme UL1077 connaissent deux types de puissance de coupure selon des spécifications différentes. L’une est appelée Icn ou puissance de coupure normale. Icn est le courant maximal que le disjoncteur est capable de couper de façon répétée (trois fois au minimum, selon CEI 934 / EN 60934 PC2, valeur SC2 dans la norme UL 1077 – voir Fig. 1). Ces disjoncteurs sont réutilisables après ouverture sur court-circuit et après vérification de leur état.La puissance de coupure selon UL1077 SC1 ou selon CEI 934 / EN 60934 PC1 généralement beaucoup plus élevée, est le courant maximal qu’un disjoncteur est capable de couper au moins une fois de façon sûre sans risque d’incendie, le fait que le disjoncteur reste en état de fonctionnement après ouverture sur un court–circuit dépend de l’amplitude de celui-ci. En général il est déconseillé de les réutiliser de quelque manière que ce soit.
Quelques fabricants de disjoncteurs publient les deux valeurs, la plupart ne le font pas.

Protection contre les surcharges

Les surcharges sont de courte ou de longue durée. Les éléments de protection sélectionnés ne doivent pas déclencher sur un courant de surcharge momentané si celui-ci est un événement normal dans l’équipement à protéger. Les composants électroniques par exemple peuvent créer des courants d’appel lors du démarrage de leur alimentation ou de leurs filtres. Ces courants de démarrage typiques durent uniquement quelques fractions de secondes et causent rarement des problèmes.

Un autre type de pointe de courant temporaire est le courant de démarrage des moteurs. Les courants de démarrage de la plupart des moteurs, spécialement de ceux qui démarrent sous charge, montent à des valeurs multiples du courant nominal. .D’autre types de pointes de courant peuvent durer encore plus longtemps et quand même refléter un état normal dans l’équipement concerné. Une pièce d’un équipement actionnée par un moteur peut tirer de celui-ci 50% de plus que son courant nominal pendant plusieurs minutes sans interruption et le disjoncteur ne doit pas déclencher sous ces conditions.

Par contre lorsque la surcharge reste présente plus longtemps que normalement, le disjoncteur doit déclencher pour éviter une surchauffe et un endommagement. La propriété de faire la différence entre des surcharges nocives ou normales est donnée au disjoncteur par la courbe de déclenchement.

Courbes de déclenchement

Quatre différents types de courbes de déclenchement peuvent être sélectionnés par type de disjoncteur: thermique, magnétothermique, hydraumagnétique et magnétique. Chacune a un profil de déclenchement différent mettant en relation le temps de déclenchement et le courant et chacune à des caractéristiques mécaniques distinctes.

Les disjoncteurs thermiques sont équipés d’un élément thermo-sensitif, bilame en ruban ou disque. Ce type de technologie a une courbe de déclenchement retardée permettant de faire la différence entre une surcharge momentanée et prolongée. Elle est particulièrement appropriée pour les machines et les véhicules dans lesquels un fort courant de démarrage est provoqué par les moteurs électriques, les transformateurs et les bobines magnétiques. Certains disjoncteurs thermiques sont équipés de fils chauffants, permettant un déclenchement plus rapide. Ils offrent une solution économique pour des applications sur circuit imprimé ou d’autres types d’utilisation.Les disjoncteurs magnétothermiques combinent les avantages des disjoncteurs thermiques et magnétiques. La temporisation thermique évite les déclenchements intempestifs sur pointes de courant temporaires et le déclenchement magnétique rapide protège la charge contre les forts courants (Fig. 2).

Ces deux types de disjoncteurs standard, thermique et magnétothermique sont sensibles aux variations de température ambiante. Malgré tout, ils peuvent être sélectionnés de manière à fonctionner parfaitement sur un large domaine de température ambiante.Les disjoncteurs magnétiques peuvent être combinés avec un délai hydraulique pour les rendre moins sensibles aux courants de pointe. Les courbes de déclenchement des disjoncteurs hydraumagnétiques sont similaires à celle des disjoncteurs magnétothermiques car ils ont également des courbes de déclenchement à deux niveau – elles garantissent un long délai de déclenchement sur des pointes de courant normales et déclenchent rapidement sur les courts-circuits. Un grand nombre de disjoncteurs hydraumagnétiques sont disponibles équipés de courbe de déclenchement spéciales pour applications particulières. Les disjoncteurs hydraumagnétiques sont peu sensibles aux variations de température ambiante, mais ont tendance à être sensibles au sens de montage. Ces disjoncteurs doivent être montés verticalement pour éviter l’influence de la gravitation sur le système de déclenchement, dans le cas contraire il faut reconsidérer le calibre choisi.Les disjoncteurs magnétiques purs sont actionnés à l’aide d’une bobine et déclenchent quasi instantanément dès que le seuil de courant de surcharge est atteint. Ce type de courbe de déclenchement est approprié pour la protection d’équipements sensibles par exemple dans les installations de télécommunication, sur les circuits imprimés ou en cas de commande par impulsions fournies par les organes de commande.

Un grand nombre de normes internationales (VDE, EN, CEI, UL, CSA) spécifient les caractéristiques des disjoncteurs et autres éléments de protection des circuits électriques, permettant leur emploi dans une large variété de types d’équipement. Un choix prudent des éléments de protection peut permettre un gain considérable au niveau des coûts et offrir une protection taillée sur mesure pour une application spécifique. Le seul désavantage est que l’ingénieur de développement doit se donner plus de peine pour sélectionner l’élément de protection adéquat. En considérant le gain de coûts, ce surcroit de travail est grandement justifié.