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Support de cours :
Schémas
et appareillages
électriques
Niveau :
Année Universitaire : 2017 - 2018 / S
3L-EnR - S 5
Support de cours : Schémas et appareilles électriques - 3L.EnR - S
Somma ire
- Les surintensités------------------------------------------------------------------------------------------------- Ch. III Phénomènes liés au courant et à la tension - 1.1. La surcharge----------------------------------------------------------------------------------------- - 1.1.1. Caractéristiques------------------------------------------------------------------------------- - 1.1.2. Causes habituelles des surcharges--------------------------------------------------------- - 1.2. Le court-circuit-------------------------------------------------------------------------------------- - 1.2.1. Caractéristiques------------------------------------------------------------------------------- - 1.2.2. Causes habituelles des courts-circuits-----------------------------------------------------
- Les surtensions----------------------------------------------------------------------------------------------
- Les efforts électrodynamiques----------------------------------------------------------------------------
- Rigidité diélectrique, isolant électrique, claquage électrique-----------------------------------------
- 4.1. Rigidité diélectrique--------------------------------------------------------------------------------
- 4.2. Isolant électrique------------------------------------------------------------------------------------
- 4.3. Claquage électrique---------------------------------------------------------------------------------
- Ionisation des gaz-------------------------------------------------------------------------------------------
- L’arc électrique--------------------------------------------------------------------------------------------- Ch. IV Phénomènes d’interruption du courant électrique
- Naissance d'un arc électrique à la coupure d'un circuit-----------------------------------------------
- Explication simplifiée relative à un fonctionnement sur court-circuit (Zc=0)---------------------
- Etude temporelle de la tension d'arc en courant alternatif--------------------------------------------
- Coupure avec l’arc électrique-----------------------------------------------------------------------------
- Inconvénients, dangers de l'arc électrique--------------------------------------------------------------
- Processus de coupure avec l’arc électrique-------------------------------------------------------------
- Les milieux de coupure------------------------------------------------------------------------------------
- Différentes techniques de coupure de l’arc-------------------------------------------------------------
- 9.1. La coupure dans l’air------------------------------------------------------------------------------
- 9.2. La coupure dans l’huile---------------------------------------------------------------------------
- 9.3. La coupure dans le SF6---------------------------------------------------------------------------
- 9.4. La coupure dans le vide---------------------------------------------------------------------------
- Tension transitoire de rétablissement TTR--------------------------------------------------------------
- Support de cours : Schémas et appareilles électriques - 3L.EnR - S5
- Rôle----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Ch. V Appareillages de connexion
- Contacts permanents---------------------------------------------------------------------------------------
- Bornes de connexion---------------------------------------------------------------------------------------
- Prises de courant--------------------------------------------------------------------------------------------
- Sectionneurs-------------------------------------------------------------------------------------------------
- 5.1. Fonction--------------------------------------------------------------------------------------------
- 5.2. Principe de fonctionnement---------------------------------------------------------------------
- 5.3. Différentes organes--------------------------------------------------------------------------------
- 5.4. Normalisation--------------------------------------------------------------------------------------
- 5.5. Différents types de sectionneurs-----------------------------------------------------------------
- Les interrupteurs-------------------------------------------------------------------------------------------- Ch. VI Appareillages d’interruption
- 1.1. Rôle-------------------------------------------------------------------------------------------------
- 1.2. Symbole---------------------------------------------------------------------------------------------
- Les interrupteurs-sectionneurs----------------------------------------------------------------------------
- 2.1. Rôle--------------------------------------------------------------------------------------------------
- 2.2. Symbole---------------------------------------------------------------------------------------------
- 2.3. Caractéristiques principales----------------------------------------------------------------------
- 2.4. Exemples d’application---------------------------------------------------------------------------
- Les contacteurs----------------------------------------------------------------------------------------------
- 3.1. Rôle--------------------------------------------------------------------------------------------------
- 3.2. Symbole---------------------------------------------------------------------------------------------
- 3.3. Construction générale-----------------------------------------------------------------------------
- 3.3.1. Les contacts principaux--------------------------------------------------------------------
- 3.3.2. Organe de manœuvre (électro-aimant)---------------------------------------------------
- 3.4. Accessoires-----------------------------------------------------------------------------------------
- 3.4.1. Contacts auxiliaires instantanés-----------------------------------------------------------
- 3.4.2. Contacts temporisés------------------------------------------------------------------------
- 3.4.3. Dispositif de condamnation mécanique--------------------------------------------------
- 3.5. Critères et choix d’un contacteur----------------------------------------------------------------
- 3.5.1. Catégorie d’emploi-------------------------------------------------------------------------
- Support de cours : Schémas et appareilles électriques - 3L.EnR - S5 - 3.5.2. Courant d’emploi Ie ------------------------------------------------------------------------ - 3.5.3. Tension d’emploi Ue ----------------------------------------------------------------------- - 3.5.4. Pouvoir de coupure------------------------------------------------------------------------- - 3.5.5. Pouvoir de fermeture----------------------------------------------------------------------- - 3.5.6. Endurance électrique (durée de vie)------------------------------------------------------ - 3.5.7. Facteur de marche-------------------------------------------------------------------------- - 3.5.8. Puissance------------------------------------------------------------------------------------- - 3.5.9. Tension de commande Uc ----------------------------------------------------------------- - 1. Coupe-circuit à fusibles------------------------------------------------------------------------------------ Ch. VII Appareillages de protection - 1.1. Rôle-------------------------------------------------------------------------------------------------- - 1.2. Symbole--------------------------------------------------------------------------------------------- - 1.3. Constitution---------------------------------------------------------------------------------------- - 1.4. Caractéristiques principales---------------------------------------------------------------------- - 1.4.1. Courant nominal ou calibre d’une cartouche fusible I n -------------------------------- - 1.4.2. Tension nominale d’une cartouche fusible Un ------------------------------------------ - 1.4.3. Courant de fusion I f ------------------------------------------------------------------------ - 1.4.4. Courant de non fusion I nf ------------------------------------------------------------------ - 1.4.5. Temps de préarc, temps d’arc et temps de coupure------------------------------------ - 1.4.6. Pouvoir de coupure d’une cartouche fusible-------------------------------------------- - 1.4.7. Les contraintes thermiques d’une cartouche fusible (I^2 t)------------------------------ - 1.4.8. Caractéristiques temps/courant d’une cartouche fusible------------------------------ - 1.5. Les différents types et formes de fusible------------------------------------------------------ - 1.5.1. Les fusibles gG ----------------------------------------------------------------------------- - 1.5.2. Les fusibles aM ----------------------------------------------------------------------------- - 1.5.3. Les fusibles AD ----------------------------------------------------------------------------- - 1.5.4. Les fusibles UR ----------------------------------------------------------------------------- - 1.6. Choix d’un fusible--------------------------------------------------------------------------------- - 1.7. Avantages et inconvénients d’un fusible-------------------------------------------------------
- Relais thermique-------------------------------------------------------------------------------------------- - 2.1. Rôle-------------------------------------------------------------------------------------------------- - 2.2. Symbole--------------------------------------------------------------------------------------------- - 2.3. Constitution----------------------------------------------------------------------------------------
- Support de cours : Schémas et appareilles électriques - 3L.EnR - S5
Ch. V Appareillages de connexion
- Rôle
Les appareillage de connexion sont conçus pour exécuter la fonction de séparation qui correspond à la mise hors tension de tout ou une partie d’une installation et garantir sa séparation de toute source d’énergie électrique.
- Contacts permanents
Les contacts permanents sont destinés à relier électriquement de façon permanente de parties d’un circuit électrique. On peut les classer en deux grandes catégories :
- La première est celle des contacts non démontables (embrochés, soudé…etc.) figure III.1.a ;
- La seconde est celle des contacts démontables (boulonnés ou par coincement…etc .), figure III.1.b.
- Bornes de connexion
Sont des dispositifs exécutés aux niveaux des appareils électriques (machines électriques, transformateurs, appareils de mesure …) pour réaliser des contacts permanents simples et démontables.
- Prises de courant
Plaque à bornes (moteur)
Sont des organes de connexion dans lesquelles les appareils électriques sont reliés aux sources d’énergie d’une façon simple.
- Les contacts auxiliaires (13-14), (23-24) :
Permettent de couper le circuit de commande des contacteurs avant l’ouverture des contacts principaux. L’ouverture du circuit de commande de l’équipement entraînant l’ouverture de son circuit de puissance, celui-ci n’est donc jamais ouvert en charge.
Inversement, à la mise sous tension, le contact auxiliaire est fermé après la fermeture des contacts principaux.
Elle peut être verrouillée en position ouverte par un cadenas (sécurité).
Assurant la protection contre les surcharges et les courts-circuits dans l’installation ou l’équipement électrique.
5.4. Normalisation
La lettre symbole : Q
Choix de composant :
Le choix d’un sectionneur porte-fusibles dépend de la taille des fusibles qui lui sont associés, donc par conséquent, de la puissance absorbée par la partie puissance du circuit.
Le choix de l’interrupteur sectionneur dépendra de la puissance absorbée par l’ensemble de l’installation.
Symbole :
Plusieurs types de configurations peuvent être utilisées en fonction du besoin du système. Voici quelques exemples :
Sectionneur porte-fusibles tripolaire avec contact de neutre et de pré-coupure avec poignée extérieure :
- A utiliser dans un circuit triphasé avec neutre ; le neutre du sectionneur ne doit pas contenir de fusible, mais une barrette de neutre prévue à cet effet.
Sectionneur porte-fusibles tripolaire avec contact(s) de pré-coupure avec poignée extérieure :
- A utiliser dans un circuit triphasé (sans neutre) ;
- Les contacts de pré-coupure permettent d’isoler la partie commande du circuit.
contacts de p uissace contacts de p^ ré^ - coup^ ure
contacts de p uissace contacts de p ré - coup ure Sectionneur porte-fusibles tripolaire avec contact de neutre et de pré-coupure avec poignée extérieure :
- A utiliser dans un circuit triphasé avec neutre ; le neutre du sectionneur ne doit contenir de fusible, mais une barrette de neutre prévue à cet effet.
Poignée de commande extérieure contacts^ de neutre^ contacts^ de puissace^ contacts de pré - coupure 5.5. Différents types de sectionneurs
- Sectionneurs BT domestique La fonction sectionneur est obligatoire au départ de chaque circuit est réalisée par des sectionneurs à fusibles incorporés.
- Sectionneurs BT industriels
Ch. VI Appareillages d’interruption
1. Les interrupteurs
1.1. Rôle
Appareil mécanique de connexion capable d’établir, de supporter et d’interrompre des courants dans des conditions normales du circuit.
1.2. Symbole
L 1 L 2 L 3 N
Interrupteur tétrapolaire
2. Les interrupteurs-sectionneurs
2.1. Rôle
Les interrupteurs-sectionneurs satisfont les applications d’interrupteurs par la fermeture et la coupure en charge de circuits résistifs ou mixtes, résistifs et inductifs, ceci pour des manœuvres fréquentes.
2.2. Symbole
Interrupteur sectionneur tripolaire
2.3. Caractéristiques principales
- Uni/Bi/Tri/Tétrapolaire ;
- Jusqu’à 1250A sous 1000V (en BT) ;
- Coupure pleinement apparente ;
- N’a pas de pouvoir de coupure.
2.4. Exemples d’application
- Manœuvres ;
- Arrêt d’urgence. 3. Les contacteurs
3.1. Rôle
Appareil électromagnétique de connexion ayant une seule position de repos, commandé électriquement et capable d’établir, de supporter et d’interrompre des courants dans des conditions normales du circuit. C’est essentiellement un appareil de commande et de contrôle capable d’effectuer un grand nombre de manœuvres sous des courants de charges normaux.
3.2. Symbole
Contacteur tripolaire
3.3.1. Les contacts principaux
Sont les éléments de contacts qui permettent d’établir et d’interrompre le courant dans le circuit de puissance
3.3.2. Organe de manœuvre (électro-aimant)
Il est composé d’un bobinage en cuivre et d’un circuit magnétique feuilleté composé d’une partie fixe et d’une autre mobile.
Lorsque l’électro-aimant est alimenté, la bobine parcourue par le courant alternatif crée un champ magnétique canalisé par le circuit magnétique provoquant le rapprochement de la partie mobile et ainsi la fermeture des contacts.
Bagues de déphasage (spires de Frager) sont des éléments d’un circuit magnétique fonctionnant en alternatif. Le rôle de la spire conductrice (en court-circuit) en alliage cuivreux est de créer un flux magnétique secondaire à partir d’un flux principal créé par un bobinage inducteur parcouru par un courant alternatif sinusoïdal. La spire embrasse un flux principal variant en permanence. Elle est le siège d’une force électromotrice induite (fem), donc une tension interne à la spire. La spire étant en court-circuit, elle est parcourue par un courant induit. Ce courant induit créé alors lui-même un flux secondaire au niveau de la spire. De par les lois de l’électromagnétisme, ce flux secondaire est déphasé par rapport au flux principal, ce qui signifie que les deux flux alternatifs ne passent pas par zéro au même moment. Ainsi, dans le circuit magnétique les deux flux se composent en un flux résultant ayant d’autres propriétés que le flux principal ( évitent les v ibrat ions dues à l’ali mentation en courant alt ernat if de la bobine du contacteur ).
3.4. Accessoires
3.4.1. Contacts auxiliaires instantanés
Les contacts auxiliaires sont destinés à assurer l’auto alimentation, les verrouillages des contacts …etc. Il existe deux types de contacts, les contacts à fermeture et les contacts à ouverture.
3.4.2. Contacts temporisés
Le contact temporisé permet d’établir ou d’ouvrir un contact après certains temps préréglé de façon à permettre à notre équipement de fonctionner convenablement.
3.4.3. Dispositif de condamnation mécanique
Cet appareillage interdit l’enclenchement simultané de deux contacteurs juxtaposés.
3.5. Critères et choix d’un contacteur
Le choix d'un contacteur est fonction de la nature et de la valeur de la tension du réseau, de la puissance installée, des caractéristiques de la charge, des exigences du service désiré.
3.5.1. Catégorie d’emploi
Les catégories d’emploi normalisées fixent les valeurs de courant que le contacteur doit établir et couper. Elles dépendent :
- De la nature du récepteur.
- Des conditions dans lesquelles s’effectuent fermetures et ouvertures.
3.5.2. Courant d’emploi Ie
Il est défini suivant la tension assignée d’emploi, la fréquence et le service assignés, la catégorie d’emploi et la température de l’air au voisinage de l’appareil.
Exemples :
- Choisissez le contacteur correspondant aux cahiers des charges suivants :
Moteur Asynchrone triphasé (coupure moteur lancé) de 15 kW et de cos ϕ = 0.8 sous 400V , 50Hz , tension de commande sous 24V 50Hz.
- Choisissez le contacteur correspondant aux cahiers des charges suivants : Moteur Asynchrone triphasé à cage de 37 kW sous 230V , 50Hz , tension de commande 24V , 50/60Hz.
