Interrupteurs bipolaires et tripolaires : fonction, caractéristiques, particularités d'installation

Le rôle des disjoncteurs automatiques intégrés aux schémas des réseaux électriques concerne les fonctions de protection. Si en mode de surcharge du réseau on utilise un appareil manuel, la probabilité d'endommager gravement l'équipement augmente considérablement.

Les disjoncteurs automatiques bipolaires et tripolaires réduisent ces risques au minimum, car ils assurent une coupure immédiate des circuits en cas d'accident.

Examinons les particularités des disjoncteurs électriques, et donnons des conseils pour le choix, l'installation et l'utilisation de ces appareils.

Configuration des disjoncteurs automatiques

Dans la pratique d'utilisation de ce type d'équipement, on note l'utilisation fréquente de trois types d'appareils : unipolaires, bipolaires, tripolaires.

En quoi consistent les différences entre ces trois types de disjoncteurs ? Essayons de comprendre.

La famille de ces appareils électriques est plus que diversifiée. La gamme est impossible à imaginer. Cependant, le nombre élevé de dispositifs de protection est pleinement justifié, car ils doivent être utilisés dans des configurations de schémas très variées.

Un appareil unipolaire ne soulève généralement pas de questions particulières. Si l'on insère un interrupteur dans un circuit monophasé, l'appareil fonctionnera comme un interrupteur ordinaire, mais en mode de réaction automatique – c'est-à-dire qu'il coupera le circuit sans intervention de l'utilisateur en cas de violation des conditions de fonctionnement définies.

Brève description du disjoncteur bipolaire

Un appareil similaire, mais conçu comme un disjoncteur automatique bipolaire, diffère quelque peu en termes de fonctionnalité.

La conception du circuit d'un appareil bipolaire est réalisée en tenant compte du contrôle et de la comparaison des conditions de fonctionnement de deux lignes de courant indépendantes.

La construction bipolaire du disjoncteur est destinée à la protection et au verrouillage de deux lignes différentes d'un même circuit électrique. Ces appareils, en plus du verrouillage de la phase, sont également utilisés pour couper le circuit du conducteur neutre.

Les disjoncteurs bipolaires sont généralement utilisés pour être intégrés dans des projets de construction de réseaux électriques, lorsqu'il est nécessaire de contrôler et de comparer les conditions de fonctionnement de deux sections d'un même réseau électrique. En substance, la configuration bipolaire de l'appareil représente un tandem de deux dispositifs unipolaires.

Cependant, le schéma de protection et de verrouillage du bipolaire fonctionne sur le principe de la comparaison des paramètres de chaque appareil individuellement, en temps réel. Si sur l'une ou l'autre des deux sections de contrôle les paramètres dépassent les limites définies, les deux lignes sont instantanément coupées.

Ce point important montre : remplacer un disjoncteur bipolaire par deux appareils unipolaires ordinaires est en principe impossible. En cas de surcharge sur l'un des circuits (ou d'un court-circuit), un seul disjoncteur se déclenchera.

Réalisation du bipolaire : 1 – boîtier en plastique de bonne qualité ; 2 – utilisation autorisée de -25 à +60 ºC ; 3 – montage sur rail DIN ; 4 – mécanisme de réarmement rapide ; 5 – indicateur de déclenchement ; 6 – panneau d'information ; 7 – désignations techniques (+)

Mais étant donné que le réseau électrique est unique, l'électricité continuera de circuler via le deuxième appareil, qui alimente l'autre section. Une telle situation entraîne de graves conséquences.

Cependant, il existe deux sous-types d'appareils bipolaires :

• avec protection d'un pôle et commutation ordinaire du neutre ;
• avec protection des deux pôles et leur commutation simultanée.

Les premiers sont généralement utilisés comme disjoncteurs d'entrée, grâce auxquels les conducteurs de phase et de neutre sont commutés. De plus, ce schéma de connexion prévoit l'utilisation d'une ligne supplémentaire PE – le fil de terre.

Ce dispositif a également l'apparence d'un bipolaire. Cependant, en réalité, l'appareil est un disjoncteur de protection unipolaire avec prise en charge de la fonction de verrouillage (commutation) de la ligne neutre du réseau électrique.

Les seconds sont utilisés dans les schémas d'un même réseau où deux sections sont alimentées, fonctionnant dans des conditions de charges de courant différentes.

Particularités du disjoncteur tripolaire

La fonction principale d'un disjoncteur tripolaire est d'être utilisé dans les schémas de réseaux triphasés. Les particularités de construction de ce type d'appareil résident dans la présence de fonctions de protection sur chaque pôle individuel.

Le déclenchement de la protection sur l'un des pôles entraîne l'ouverture de tous les pôles.

Construction pour fonctionnement avec un réseau triphasé. Disjoncteur à trois pôles indépendants avec verrouillage commun. Comme on le voit sur le schéma de l'appareil, la protection est assurée par l'action de lames bimétalliques ainsi que de déclencheurs électromagnétiques (+)

Malgré la fonction spécifique des disjoncteurs de ce type, il est tout à fait possible de les utiliser sur des lignes monophasées ou biphasées.

Structurellement, un disjoncteur tripolaire contient les éléments suivants :

• mécanisme de commande ;
• système de contacts ;
• module d'extinction d'arc électrique ;
• dispositif de déclenchement.

Les contacts libres sont généralement montés à l'intérieur du couvercle de l'appareil. Le système de contact est relié à la traverse des contacts principaux par un moyen cinématique.

Les composants fonctionnels de l'appareil sont montés à l'intérieur du boîtier. Le couvercle et le boîtier du disjoncteur sont fabriqués dans des matériaux non conducteurs (plastique, textolite, etc.).

Contenu interne des constructions classiques des tripolaires : 1, 6 – chambre d'extinction de l'arc électrique ; 2, 6 – déclencheur électromagnétique (bobine avec noyau) ; 3, 4 – déclencheur thermique (lame bimétallique) (+)

Le mécanisme de protection des tripolaires assure un déclenchement instantané, aussi bien en mode « auto » qu'en cas d'action manuelle. De plus, en cas de surcharge dans le circuit électrique, le déclenchement instantané se produit indépendamment de la force exercée sur la poignée de commande.

Autrement dit, même si l'utilisateur maintient la poignée en position de marche, le disjoncteur en mode surcharge ouvrira quand même tous les pôles.

Il existe des modifications des tripolaires où un pôle supplémentaire est ajouté pour le conducteur neutre. En substance, il s'agit d'une version quadripolaire du point de vue des détails de construction.

Dispositif modifié à trois pôles de phase avec un pôle neutre supplémentaire. Ce type de disjoncteur est souvent appelé tétrapolaire, ce qui est tout à fait approprié du point de vue constructif.

Fonctionnellement, le disjoncteur à quatre pôles ressemble à un système bipolaire. La fonction de l'appareil est la même, mais appliquée à un réseau triphasé.

Caractéristiques techniques générales des disjoncteurs

Les informations sur les paramètres principaux des disjoncteurs automatiques sont indiquées sur leur boîtier. Pour comprendre les désignations alphanumériques, il faut savoir “lire” le marquage des appareils.

Les appareils les plus courants dans les foyers et l'industrie sont ceux qui répondent aux principales caractéristiques techniques suivantes, selon leur configuration :

Les appareils sont choisis selon certains critères, parmi lesquels la tension, la valeur du courant nominal et les indicateurs de température.

Pour plus d'informations sur le choix des disjoncteurs, lisez les articles :

1. Choix d'un disjoncteur automatique : types et caractéristiques des appareils électriques
2. Choix du disjoncteur en fonction de la puissance de la charge, de la section du câble et du courant : principes et formules pour les calculs

Subtilités d'installation des disjoncteurs

Pour tous les appareils électriques de ce type, une procédure d'intégration dans le schéma électrique est définie.

Le montage des disjoncteurs automatiques – à première vue, la procédure est techniquement simple. Cependant, si l'on tient compte avec exactitude de toutes les règles d'installation existantes, le processus de montage des disjoncteurs peut être comparé au travail de création d'un logiciel informatique.

Conformément à la procédure établie, les actions suivantes des monteurs sont notamment prévues avant que les disjoncteurs bipolaires et tripolaires soient installés :

• l'appareil doit correspondre à la version adaptée au schéma actuel ;
• le boîtier du disjoncteur ne présente ni déformations ni dommages ;
• le levier de marche/arrêt fonctionne clairement en mode d'activation manuelle.

La base sur laquelle l'installation de l'appareil est prévue doit être vérifiée quant à la planéité de la surface. Le montage sur des bases où, en raison d'une surface inégale, le boîtier du disjoncteur subit des contraintes de flexion après fixation n'est pas autorisé.

Connexion aux conducteurs du réseau

Le raccordement des conducteurs en cuivre d'une section de 16 – 25 mm² s'effectue via des embouts de câble (GOST 9688-82). S'il est nécessaire de réaliser une connexion avec des conducteurs en cuivre d'une section de 4 – 16 mm², des embouts de câble d'un autre type sont utilisés (GOST 7386-80).

En ce qui concerne les connexions des fils en aluminium, des éléments d'extrémité analogues au type TAM-7 sont utilisés, conformes aux paramètres GOST 9581-80.

Les embouts des conducteurs amenés aux bornes de contact des disjoncteurs. Souvent, ce point est ignoré, les conducteurs sont simplement torsadés et connectés à l'appareil dans cet état. En substance, cette approche est déjà considérée comme une infraction. L'exception concerne les fils d'une section inférieure à 4 mm.

Les conducteurs du réseau amenant la tension de la source d'alimentation sont connectés au groupe supérieur des contacts fixes des disjoncteurs automatiques. Il est nécessaire d'amener et de connecter les conducteurs de manière à ce qu'ils n'exercent pas de force sur les bornes du disjoncteur.

Les embouts doivent être serrés fermement avec les bornes de contact, mais sans effort critique susceptible de provoquer un arrachement du filetage. Une attention particulière doit être accordée à l'insertion des conducteurs dans les embouts de câble. Il est obligatoire d'utiliser des gaines isolantes, du ruban adhésif comme enveloppe de protection.

Nuances de disposition et de fixation

Lors de l'installation de plusieurs unités d'équipement, il est nécessaire de respecter les règles de disposition des appareils les uns par rapport aux autres. Ainsi, la distance entre les appareils proches doit être maintenue à au moins 5 mm.

Installation des disjoncteurs en groupe. Cela semble tout à fait beau et soigné. Cependant, dans ce cas, le processus de montage est effectué avec des erreurs. Selon les normes, lors du montage en groupe, la distance entre les parois des appareils adjacents doit être d'au moins 5 mm.

Distances minimales par rapport aux parties métalliques des appareils de distribution : au-dessus 30 – 50 mm, sur le côté 5 – 10 mm, en fonction de la valeur de la tension appliquée.

Si lors du montage, des appareils structurellement réalisés dans une enveloppe supplémentaire sont utilisés, toutes les manipulations de montage avec ceux-ci sont effectuées avec le couvercle de l'enveloppe retiré. La mise en place du couvercle s'effectue en tenant compte de l'entrée correcte du guide du mécanisme d'entraînement. Le serrage du couvercle par vis s'effectue uniformément.

Après la fin du montage, les disjoncteurs sont impérativement vérifiés sur la netteté du moment d'enclenchement/déclenchement.

Les schémas de montage et les règles de raccordement de l'interrupteur sont décrits en détail dans cet article.

Maintenance pendant la période d'exploitation

Les conditions normales de fonctionnement des disjoncteurs automatiques bipolaires et tripolaires permettent de consacrer du temps à l'inspection technique des appareils au maximum une fois tous les trois ans de fonctionnement. Ce fait confirme une fois de plus la haute qualité de fabrication de pratiquement tous les disjoncteurs.

Maintenance technique des appareils. Cette procédure comprend le test de l'intégrité des dispositifs et de la fiabilité des groupes de contact. Dans le cadre de la maintenance, un nettoyage des appareils et de leurs emplacements est effectué. La qualité du fonctionnement des mécanismes automatiques est vérifiée.

Cependant, selon les instructions, une inspection technique doit impérativement être effectuée si le disjoncteur automatique a déclenché en raison d'un courant de court-circuit.

Pour toute raison, que ce soit le déclenchement de l'appareil en situation d'urgence ou une maintenance planifiée, l'inspection technique des dispositifs comprend :

• le diagnostic du mécanisme d'enclenchement/déclenchement en mode manuel sans charge ;
• la vérification du serrage des vis des contacts principaux et libres ;
• la fiabilité de la fixation de l'appareil à la base ;
• le nettoyage des saletés et des corps étrangers ;
• la simulation du déclenchement par action mécanique sur l'élément sensible ;
• la vérification du fonctionnement en mode de travail.

La pratique de l'utilisation des réseaux électriques note la manipulation d'appareils de différents fabricants, y compris nationaux et étrangers.

La grande majorité de tous les dispositifs de protection automatique en service se caractérise par un fonctionnement impeccable en termes de qualité.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Ce que sont les disjoncteurs et en quoi ils diffèrent, vous pouvez le découvrir dans la vidéo suivante :

Sur les critères de choix des dispositifs de protection :

La fiabilité du fonctionnement des dispositifs de verrouillage automatique n'est souvent pas déterminée par la marque, mais par une sélection correcte en tenant compte de la charge de travail. De plus, une influence significative sur le fonctionnement des appareils est exercée par le calcul précis de la section des conducteurs alimentant la charge depuis le disjoncteur et le calcul de la section du câble d'entrée.

Lorsque toutes les nuances du montage sont prises en compte, même les appareils chinois, qui sont plusieurs fois moins chers que les grandes marques, fonctionnent pendant une période assez longue sans réclamations particulières.

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