Interrupteur de charge : utilité, structure, particularités de choix et de montage

Pour effectuer la réparation d'une partie du réseau électrique sous tension ou rempacer un équipement, il est nécessaire d'interrompre l'alimentation en courant du systèm. Le sectionneur de charge permet de le faire. Il sépare correctement le circuit conducteur et, grâe à la chambre de coupure, éteint l'arc électrique qui se produt lors de l'ouverture des contacts.

Dans cet article, nous décrivons en détail les variétés et le principe de fonctionnement des appareils qui assurent la préservation de l'équipement et la sécurité des travaus ultérieurs. Les caractériqtiques techniqes des modèles domestiques les plus demandés sont présentées. Des recommandations sont données pour le choix et l'utilisation du dispositif de protection.

Descrition détaillée de l'appareil

Le sectionneur de charge est un appareil de commutation moderne, équipé d'une chambre de coupure et d'un méanisme de comande automatique ou manuelle.

Il est destiné à l'ouverture/fermuture mécanique d'un groupe de contacts sur une partie d'un circuit électrique à courant alternatif sous charge. Il convient pour la commutation de circuits basse et haute tension avec charge de travail.

Les dispositifs de coupure ont une poignée élargie. La plage de températures de fonctionnement varie de –40 – +50 °C. Les encoches sur les bornes de contact réduisent les pertes de chaleur et augmentent la résistance mécanique de la connexion.

Il n'est pas utilisé en cas de court-circuit car il est conçu pour éteindre un arc de faible puissance et interrompre la charge nominale.

Dans les ateliers de production et dans les entreprises occupant une grande surface, on installe généralement des sectionneurs de charge autogaz. Ces éléments sont simples à utiliser et facilement réparables par un personnel même peu qualifié.

Il appartient à la classe des appareils haute tension et, en général, est installé dans des installations électriques fonctionnant sous une tension de 6-10 kilovolts, non équipées d'un système automatique protégeant le réseau contre les courts-circuits.

L'appareil est équipé de contacts renforcés avec une durée de vie prolongée, dépassant largement la période de service des connexions de contact des disjoncteurs simples. Cela permet de mettre hors tension en toute sécurité une ligne sous charge et d'effectuer toutes les opérations nécessaires.

Certains modules avancés de commutateurs de déconnexion de charge sont équipés d'une fenêtre d'inspection spéciale. À travers celle-ci, vous pouvez voir clairement l'état – fermé ou ouvert – dans lequel se trouvent les contacts du sectionneur à un moment donné.

Le dispositif de déconnexion de charge est constitué d'un châssis soudé robuste, équipé d'un arbre spécial. Six isolateurs de support y sont montés.

Aux trois isolateurs situés dans la partie inférieure sont fixées de manière articulée les lames de contact, tandis que les contacts principaux et d'extinction d'arc reposent sur les éléments restants situés en haut. Les tiges d'isolation assurent correctement la transmission du mouvement des éléments de levier d'arbre directement aux lames de contact.

L'appareil est équipé de ressorts de déclenchement soudés aux extrémités de l'arbre. Ils permettent de désactiver le disjoncteur à une certaine vitesse après que le mécanisme de déclenchement libre du câble a été libéré.

Les contacts responsables de l'extinction d'arc s'ouvrent dans des chambres d'extinction d'arc spéciales en phénoplaste. Ce matériau présente une résistance mécanique et à la corrosion élevée, une robustesse exceptionnelle et des caractéristiques d'isolation électrique extrêmement élevées.

Les inserts internes situés dans les chambres sont en polyamide chargé de verre, caractérisé par une structure dense et une résistance aux chocs. La forme arquée des chambres et des inserts permet aux contacts mobiles d'extinction d'arc de pénétrer facilement et sans effort.

Les dispositifs de déconnexion de charge dans les réseaux électriques sont utilisés pour interrompre/rétablir l'alimentation en tension dans les sous-stations responsables de la distribution d'électricité dans les zones urbaines et rurales.

Lors de l'activation de l'appareil, les contacts d'extinction d'arc se ferment en premier, puis les lames ferment les contacts principaux. Au moment de la déconnexion, tout se produit dans l'ordre inverse : d'abord les contacts principaux s'ouvrent, puis les contacts d'extinction d'arc.

L'installation d'une mise à la terre portable sur le dispositif de déconnexion de tension garantira la sécurité du réseau et permettra d'effectuer sans risque tous travaux planifiés ou de réparation sur le système électrique et l'équipement.

En mode inactif, le contact mobile d'extinction d'arc crée un intervalle d'air clairement visible avec la chambre d'extinction d'arc, exactement comme dans un sectionneur traditionnel. Au moment même de la déconnexion, un arc se forme entre les contacts d'extinction d'arc.

Sous l'effet de la température élevée de l'arc, l'insert en polyamide chargé de verre dégage des gaz spécifiques. Ce flux, apparaissant dans la chambre, éteint l'arc, assurant ainsi une sécurité supplémentaire pour le travail avec le circuit de courant et l'équipement électrique.

Les éléments responsables de la coupure/activation de la charge diffèrent les uns des autres par les caractéristiques techniques suivantes :

• le mode de fixation ;
• niveau de courant nominal ;
• la configuration de base ;
• la présence et le nombre de fonctions supplémentaires ;
• les caractéristiques structurelles du module ;
• la tension nominale.

La plupart des interrupteurs domestiques, contrairement aux appareils industriels, sont commandés manuellement et coupent le flux de courant ne dépassant pas 100 ampères. Pour éviter la surchauffe des contacts pendant le fonctionnement et une éventuelle surcharge, le produit est choisi de sorte que la valeur de son courant nominal dépasse impérativement le flux de courant total des charges des consommateurs.

L'appareil destiné à la coupure de la charge porte un marquage alphabétique – VN et une poignée de commande plus large. Ces éléments servent de repère au consommateur et l'empêchent de confondre l'appareil avec un autre dispositif d'apparence similaire – le disjoncteur.

Contrairement au disjoncteur classique, le déactivateur de charge est équipé de contacts renforcés capables de supporter un fonctionnement prolongé.

Une fiabilité accrue du module est assurée par les éléments suivants :

• le verrouillage automatique de la poignée de commande contre l'activation non autorisée ;
• la présence de fenêtres de visualisation permettant de vérifier visuellement la coupure des contacts et de contrôler la situation à toutes les étapes du fonctionnement ;
• la double coupure des contacts de chaîne, assurant une déconnexion complète de l'alimentation et garantissant la sécurité de toutes les opérations de maintenance et de réparation.

Tous ces paramètres rendent les interrupteurs de charge très utiles à l'utilisation et incitent le consommateur à acheter de tels appareils et à les intégrer dans le système électrique pour améliorer la fiabilité et assurer la sécurité d'exploitation.

Classification des modules de coupure

Les produits responsables de la déactivation de la charge dans le réseau électrique sont fabriqués en plusieurs versions différentes. La classification des appareils se fait selon la méthode d'extinction de l'arc qui se produit lors de la déactivation de la charge et selon le type de chambre d'extinction d'arc.

L'interrupteur de charge de type autogaz est le plus souvent monté dans les appareillages de distribution, les boîtiers de service et les postes de transformation. L'entraînement d'activation dans le module peut être manuel ou électrique.

Les fabricants présents sur le marché des équipements électriques produisent des interrupteurs de charge des types suivants :

• autogaz – les parois de la chambre, en chauffant sous l'effet de l'arc électrique, dégagent un gaz spécial qui absorbe celui-ci ;
• Sous vide – dans les disjoncteurs sous vide, on utilise les propriétés d'un milieu dans lequel l'arc électrique ne se propage pas ;
• Électromagnétiques – les relais électromagnétiques agissent sur l'arc par un champ électromagnétique et ainsi modifient sa direction ;
• autopneumatiques – éteignent l'arc électrique en comprimant l'air contenu dans la chambre à l'aide d'un puissant élément à ressort ;
• À gaz SF6 – la cavité de la chambre d'absorption des disjoncteurs à gaz SF6 est remplie d'un gaz électrotechnique composé d'hexafluorure de soufre. Cet élément lourd incolore est six fois plus lourd que l'air et éteint très rapidement l'arc électrique qui se produit lors de la séparation du contact.

Les appareils autopneumatiques sont aujourd'hui les plus répandus et les plus demandés. Cependant, les modèles sous vide leur « talonnent » littéralement, reconnus par les spécialistes comme les disjoncteurs de tension les plus prometteurs, progressifs, efficaces et fiables.

Dans les disjoncteurs sous vide, les chambres d'extinction sont dotées d'une isolation supplémentaire fiable. Grâce à cela, leur durée de vie et leur résistance à l'usure opérationnelle sont nettement supérieures à celles des homologues autopneumatiques.

La commande directe des appareils s'effectue à l'aide d'un actionneur manuel de type levier, équipé d'un électro-aimant intégré permettant un déclenchement à distance.

Outre les paramètres décrits ci-dessus, les interrupteurs de charge diffèrent par le nombre de pôles de contacts. Aujourd'hui, le marché propose des modules unipolaires, bipolaires et tripolaires, conçus pour un déclenchement correct de la charge dans le système d'alimentation.

Une autre caractéristique importante est la conception du mécanisme de commande.

Ce composant peut être :

• électromagnétique ;
• thermique ;
• à semi-conducteur ;
• combiné.

La dernière caractéristique concerne le principe d'installation du module. Il peut être extractible, fixe ou immobile. Le choix se fait en fonction de l'emplacement du réseau électrique et des conditions climatiques extérieures du lieu d'installation.

Caractéristiques techniques de l'appareil

Les appareils qui coupent la charge en ouvrant le circuit électrique possèdent différentes caractéristiques techniques. Toutes sont importantes et deviennent déterminantes lors du choix de l'unité adaptée à l'achat et de son installation ultérieure.

L'indicateur de tension nominale reflète la tension de fonctionnement de l'appareil électrotechnique pour laquelle il a été initialement conçu par le fabricant.

La valeur maximale de la tension de service indique la tension élevée maximale admissible à laquelle l'interrupteur peut fonctionner normalement sans nuire à ses performances. En général, ce chiffre dépasse la tension nominale de 5 à 20 %.

Le flux de courant électrique dont le niveau d'échauffement du revêtement isolant et des parties du conducteur ne nuit pas au fonctionnement normal du système et peut être supporté par tous les éléments pendant une durée illimitée est appelé courant nominal. Sa valeur est impérativement prise en compte lors du choix et de l'achat d'un interrupteur de charge.

La grandeur du courant de passage dans les limites admissibles démontre le volume de courant, circulant dans le réseau en régime de court-circuit, que l'interrupteur de charge installé dans le système peut supporter.

Le courant de tenue électrodynamique reflète la valeur du courant de court-circuit qui, agissant sur l'appareil pendant les premiers instants, n'a aucun effet négatif sur lui et ne l'endommage pas mécaniquement.

Le courant de tenue thermique détermine le niveau maximal de courant dont l'effet chauffant pendant une durée déterminée ne met pas hors service l'interrupteur de charge.

L'exécution technique du mécanisme de commande et les paramètres physiques des appareils, déterminant la taille et la masse globales de l'équipement, sont également très importants. En s'y référant, on peut comprendre où il sera le plus pratique de placer les appareils pour qu'ils fonctionnent correctement et exécutent clairement les tâches assignées.

Parmi les qualités positives incontestables des dispositifs responsables de la déconnexion de la charge, on trouve les points suivants :

• simplicité et accessibilité de fabrication ;
• mode d'utilisation élémentaire ;
• coût très bas du produit fini par rapport à d'autres types d'interrupteurs ;
• possibilité d'activer/désactiver confortablement les courants nominaux des charges ;
• coupure visible entre les contacts, assurant une sécurité totale pour tous travaux sur les lignes de départ (aucun montage de sectionneur supplémentaire nécessaire) ;
• protection peu coûteuse contre les surintensités au moyen de fusibles, généralement remplis de sable de quartz (type PKT, PK, PT).

Parmi les inconvénients des interrupteurs de tous types, on mentionne le plus souvent la capacité à ne commuter que les puissances nominales, sans fonctionner avec les courants de régime de défaut.

Malgré le faible coût et la facilité d'entretien, les modules à auto-gaz sont considérés comme obsolètes et lors de la maintenance programmée ou de la reconstruction des réseaux et des postes, ils sont délibérément remplacés par des éléments à vide plus modernes.

On reproche généralement aux modules à auto-gaz une durée de vie limitée due à la combustion progressive des pièces internes générant la formation de gaz dans la chambre d'extinction de l'arc.

Cependant, ce problème est tout à fait résoluble, et avec peu de moyens, car les éléments de génération de gaz et les contacts paraires destinés à l'absorption de l'arc sont très peu coûteux et faciles à remplacer, non seulement par des professionnels mais aussi par des ouvriers peu qualifiés.

Que prendre en compte lors du choix ?

En planifiant l'achat d'un interrupteur de charge, il faut se rappeler que l'appareil est conçu principalement non pas pour protéger les appareils électriques, mais pour protéger le câblage contre la surchauffe, l'usure et les surtensions.

Pour que l'achat soit correct et que l'appareil réponde aux tâches assignées, il est impératif de déterminer au préalable la section du câble arrivant au tableau de l'appartement ou de la maison et le niveau de courant pour lequel il est conçu.

Les modules de type à vide gagnent en popularité. Ils ont de petites dimensions extérieures et deviennent ainsi pratiques pour l'encastrement dans différents types de boîtes de distribution.

Une fois cette information obtenue, on la compare aux caractéristiques d'usine de l'interrupteur de charge. La valeur du courant de déclenchement de l'appareil doit être légèrement inférieure au courant maximal admissible pour le fil.

Les interrupteurs de charge à vide sont un type progressif de composants électriques auxiliaires. Ils augmentent considérablement le niveau de sécurité de base du système, ne créent pas de produits de combustion et ne les rejettent pas dans l'atmosphère.

Si la capacité de transmission du câble est bien supérieure au courant de consommation de la charge, on envisage l'achat d'un module automatique pour la charge.

Pour déterminer les paramètres nécessaires de l'appareil, on additionne d'abord la puissance de tous les appareils électriques présents dans le logement. On ajoute 5 à 15% de marge à la somme obtenue et on calcule le courant de consommation total selon la loi d'Ohm. Ensuite, on achète un disjoncteur ayant un courant de déclenchement légèrement supérieur à celui calculé.

Domaine d'utilisation des sectionneurs dans la vie domestique

Généralement, dans les maisons individuelles et les appartements, vous utilisez des disjoncteurs automatiques. Grâce à eux, en cas de besoin, vous mettez hors tension les pièces d'habitation et vous effectuez tous les travaux d'installation nécessaires liés à l'entretien programmé ou à la réparation des réseaux électriques.

Cependant, ces appareils ne sont en aucun cas une panacée. Les disjoncteurs servent principalement à protéger les récepteurs de courant et le câblage électrique contre les effets agressifs des surintensités. La coupure du circuit est une tâche secondaire que ces appareils effectuent.

Les entreprises qui fabriquent des éléments de systèmes électriques indiquent toujours dans la documentation d'accompagnement que le disjoncteur n'est pas conçu pour des commutations fréquentes. Le mode de déclenchement maximal ne doit pas dépasser 6 fois par heure.

Couper régulièrement l'énergie à l'aide d'un disjoncteur n'est pas une bonne idée. Surtout si la charge n'est pas retirée de la prise. Dans ce cas, le module s'use beaucoup plus rapidement et épuise sa durée de vie en moins de temps que ce qui a été annoncé par les caractéristiques d'usine.

Si le module de déconnexion de charge fonctionne de manière incorrecte ou si un défaut est détecté dans l'appareil lui-même, il ne faut pas démonter l'appareil et tenter de le réparer. Il est plus raisonnable d'acheter un nouvel appareil et de l'installer à la place de l'ancien (défectueux).

À l'intérieur du boîtier, les contacts brûlent et noircissent progressivement, et le produit lui-même perd sa capacité nominale, cesse de remplir ses fonctions et finit par tomber en panne. Dans cette situation, les propriétaires doivent remplacer l'appareil de toute urgence.

Si vous ignorez ce point, le prochain court-circuit endommagera le câblage, provoquera l'inflammation du disjoncteur et pourrait même entraîner des conséquences plus graves.

Dans les tableaux de groupe, le dispositif de déconnexion de charge est souvent utilisé comme commutateur d'entrée. C'est par lui que le câble d'alimentation provenant de la sous-station ou d'un autre tableau est connecté au répartiteur.

C'est pourquoi les spécialistes recommandent d'utiliser, pour les déconnexions fréquentes, non pas des disjoncteurs ordinaires, mais des interrupteurs de charge progressifs et fiables.

Ces éléments augmenteront la sécurité des tableaux électriques, assureront une alimentation électrique de qualité et sans interruption de tout local d'habitation et permettront, si nécessaire, d'ouvrir le circuit de manière pratique et rapide, d'effectuer des opérations de réparation et d'installation de toute complexité, puis de reconnecter le logement au système général d'alimentation électrique.

L'installation d'un appareil pour désactiver les charges à l'entrée du tableau de distribution vous permet de supprimer la tension du tableau lui-même et de remplacer correctement les disjoncteurs automatiques défectueux.

Avec un tel appareil, il est très facile de déconnecter tout local du réseau d'alimentation centralisé à des fins d'entretien programmé ou d'effectuer les travaux de réparation nécessaires. L'appareil assure une sécurité totale à l'installateur et permet d'éliminer rapidement tous les défauts détectés.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Pour en savoir plus sur les interrupteurs de charge, regardez les vidéos ci-dessous, dans lesquelles des spécialistes partagent leur expérience et les nuances de l'installation.

Particularités de l'installation d'un interrupteur de charge. Guide pas à pas d'un professionnel.

Description détaillée et claire, règles d'utilisation correcte et fonction directe de l'appareil par un électricien professionnel.

Aperçu de l'interrupteur de charge modulaire fabriqué par Hyundai. Avec cet appareil, vous pouvez résoudre à moindre coût le problème de commutation d'un circuit électrique.

Caractéristiques de fonctionnement de l'interrupteur de charge VN32-100 et pratique d'utilisation de cet appareil en tant qu'interrupteur dans les circuits électriques à courant alternatif de 50-60 Hz avec une tension nominale de 230-400 V.

Un interrupteur de charge pratique et fiable contribue à améliorer le niveau de sécurité d'exploitation du réseau électrique et aide à ouvrir le circuit de courant au bon endroit en temps voulu, à éliminer la panne survenue ou à remplacer l'équipement défectueux.

La présence d'un interrupteur assure la protection du câblage intérieur de la maison ou de l'appartement, le protège contre l'usure prématurée et augmente considérablement sa durée de vie.

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