Quels sont les types et les types de disjoncteurs dans les réseaux électriques

La principale différence entre ces appareils de commutation et tous les autres appareils similaires est la combinaison complexe de capacités :

1. maintenir la charge nominale dans le système pendant une longue période grâce à la transmission fiable de puissants courants électriques à travers ses contacts;

2. pour protéger l'équipement opérationnel contre les dommages accidentels dans le circuit électrique en déconnectant rapidement l'alimentation de celui-ci.

Dans des conditions normales de fonctionnement de l'équipement, l'opérateur peut commuter manuellement la charge avec les disjoncteurs, à condition :

• différents régimes d'alimentation;

• modifier la configuration réseau ;

• mettre l'équipement hors service.

Les situations d'urgence dans les systèmes électriques se produisent immédiatement et spontanément. Une personne n'est pas capable de réagir rapidement à son apparence et de prendre des mesures pour les éliminer. Cette fonction est affectée aux automatismes intégrés au disjoncteur.

En électricité, la division des systèmes électriques par type de courant est admise :

• permanent;

• sinusoïdale alternée.

De plus, il existe une classification des équipements en fonction de l'amplitude de la tension pour:

• basse tension - moins de mille volts;

• haute tension - tout le reste.

Pour tous les types de ces systèmes, leurs propres disjoncteurs conçus pour un fonctionnement répété ont été créés.

Circuits CA

Cette catégorie de clés propose un vaste assortiment de modèles produits par des fabricants modernes. Il est classé par tension secteur et charge de courant.

Matériel électrique jusqu'à 1000 volts

Selon la puissance de l'électricité transmise, les interrupteurs automatiques dans les circuits à courant alternatif sont classiquement divisés en:

1. modulaire ;

2. dans un étui moulé ;

3. air de puissance.

Conceptions modulaires

La conception spécifique sous forme de petits modules standard d'une largeur multiple de 17,5 mm détermine leur nom et leur conception avec la possibilité de montage sur un rail Din.

La structure interne de l'un de ces disjoncteurs est illustrée sur la photo. Son corps est entièrement constitué d'un matériau diélectrique durable qui élimine choc électrique à une personne.

Les fils d'alimentation et de sortie sont connectés respectivement au bornier supérieur et inférieur. Pour le contrôle manuel de l'état de l'interrupteur, un levier à deux positions fixes est installé :

• le supérieur est conçu pour fournir du courant à travers un contact d'alimentation fermé ;

• ci-dessous - fournit une coupure dans le circuit d'alimentation.

Chacune de ces machines est conçue pour un fonctionnement continu à une certaine valeur courant nominal (Yin). Si la charge devient plus importante, le contact d'alimentation est rompu. A cet effet, deux types de protection sont placés à l'intérieur du coffret :

1. dégagement thermique ;

2. interruption de courant.

Le principe de leur fonctionnement permet d'expliquer la caractéristique temps courant qui exprime la dépendance du temps de fonctionnement de la protection au courant de charge ou de défaut qui la traverse.

Le graphique présenté sur la photo est donné pour un disjoncteur spécifique lorsque la zone de fonctionnement limite est sélectionnée à 5 ÷ 10 fois le courant nominal.

En cas de surcharge initiale, le dégagement thermique de plaque bimétallique, qui avec un courant accru chauffe progressivement, se plie et agit sur le mécanisme d'arrêt non pas immédiatement, mais avec un certain retard.

Ainsi, il permet aux petites surcharges associées à une connexion à court terme des utilisateurs de s'auto-supprimer et d'éliminer les arrêts inutiles. Si la charge fournit un échauffement critique du câblage et de l'isolation, le contact d'alimentation est rompu.

Lorsqu'un courant de secours apparaît dans le circuit protégé, capable de brûler l'équipement avec son énergie, alors une bobine électromagnétique entre en action. Avec une impulsion, due à l'augmentation de charge qui s'est produite, il jette le noyau sur le mécanisme de déclenchement pour arrêter immédiatement le mode hors limites.

Le graphique montre que plus les courants de court-circuit sont élevés, plus ils sont déclenchés rapidement par le déclencheur électromagnétique.

Le pare-vapeur automatique domestique fonctionne sur les mêmes principes.

Lorsque des courants importants sont interrompus, un arc électrique se crée, dont l'énergie peut brûler les contacts. Pour éliminer son effet, une chambre d'extinction d'arc est utilisée dans les disjoncteurs, qui divise la décharge d'arc en petits courants et les éteint en raison du refroidissement.

Multiples découpes de structures modulaires

Les déclencheurs magnétiques sont réglés et adaptés pour fonctionner avec des charges spécifiques car ils créent des transitoires différents lorsqu'ils démarrent. Par exemple, lors de l'allumage de divers appareils d'éclairage, le courant d'appel à court terme dû à la résistance changeante du filament peut approcher trois fois la valeur nominale.

Ainsi, pour le groupe de prises d'appartements et de circuits d'éclairage, il est d'usage de choisir des interrupteurs automatiques à caractéristique courant-temps de type « B ». C'est 3 ÷ 5 pouces.

Les moteurs à induction, lorsqu'ils font tourner un rotor entraîné, provoquent des courants de surcharge plus importants. Pour eux, choisissez des machines avec caractéristique «C» ou — 5 ÷ 10 In. En raison de la réserve créée en temps et en courant, ils permettent au moteur de tourner et sont garantis pour entrer en mode de fonctionnement sans arrêts inutiles.

Dans la production industrielle, sur les machines et mécanismes de découpe de métaux, il existe des entraînements chargés connectés à des moteurs qui créent des surcharges plus élevées. À ces fins, des interrupteurs automatiques avec caractéristique «D» avec un calibre de 10 ÷ 20 In sont utilisés. Ils ont fait leurs preuves lorsqu'ils travaillent dans des circuits avec des charges actives-inductives.

De plus, les machines ont trois autres types de caractéristiques temps-courant standard qui sont utilisées à des fins particulières :

1. "A" — pour un câblage long avec une charge active ou une protection de dispositifs à semi-conducteurs d'une valeur de 2 ÷ 3 In ;

2. "K" — pour les charges inductives exprimées ;

3. « Z » — pour les appareils électroniques.

Dans la documentation technique des différents fabricants, la valeur limite pour les deux derniers types peut différer légèrement.

Disjoncteurs à boîtier moulé

Cette classe d'appareils peut commuter des courants plus élevés que les conceptions modulaires. Leur charge peut atteindre des valeurs allant jusqu'à 3,2 kiloampères.

Ils sont produits selon les mêmes principes que les structures modulaires, mais compte tenu des exigences accrues pour transmettre la charge accrue, ils essaient de leur donner des dimensions relativement petites et une qualité technique élevée.

Ces machines sont conçues pour un fonctionnement sûr dans les installations industrielles. Selon la valeur du courant nominal, ils sont conditionnellement divisés en trois groupes avec la possibilité de commuter des charges jusqu'à 250, 1000 et 3200 ampères.

Conception structurelle de leur corps : modèles tripolaires ou tétrapolaires.

Commutateurs pneumatiques électriques

Ils fonctionnent dans des installations industrielles et supportent des courants très forts jusqu'à 6,3 kiloampères.

Ce sont les dispositifs les plus complexes pour commuter les dispositifs à basse tension Ils sont utilisés pour le fonctionnement et la protection des systèmes électriques en tant que dispositifs d'entrée et de sortie pour les systèmes de distribution à haute puissance et pour connecter des générateurs, des transformateurs, des condensateurs ou des moteurs électriques puissants.

Une représentation schématique de leur structure interne est montrée sur la photo.

Ici, la double déconnexion du contact d'alimentation est maintenant utilisée et des chambres d'extinction d'arc avec grilles sont installées de chaque côté de la déconnexion.

L'algorithme de fonctionnement comprend la bobine de fermeture, le ressort de fermeture, l'entraînement motorisé de la charge du ressort et les éléments d'automatisation. Un transformateur de courant avec bobine de protection et de mesure est intégré pour surveiller les charges de courant.

Matériel électrique de plus de 1000 volts

Les disjoncteurs pour équipements haute tension sont des dispositifs techniques très complexes et sont fabriqués strictement individuellement pour chaque classe de tension. Ils sont couramment utilisés des postes de transformation.

Des exigences leur sont imposées :

• grande fiabilité;

• sécurité;

• productivité;

• facilité d'utilisation;

• silence relatif pendant le fonctionnement ;

• prix optimal.

Les charges qui cassent disjoncteurs haute tension en cas d'arrêt d'urgence accompagné d'un arc très fort. Diverses méthodes sont utilisées pour l'éteindre, y compris la coupure du circuit dans un environnement spécial.

Ce commutateur comprend :

• système de contact ;

• dispositif d'extinction d'arc ;

• pièces sous tension ;

• logement isolé;

• mécanisme d'entraînement.

L'un de ces dispositifs de commutation est illustré sur la photo.

Pour un fonctionnement de haute qualité du circuit dans de telles structures, en plus de la tension de fonctionnement, considérez:

• la valeur nominale du courant de charge pour sa transmission fiable à l'état passant ;

• courant de court-circuit maximal à eff. valeur que le mécanisme d'arrêt peut supporter ;

• composante admissible du courant apériodique au moment de la défaillance du circuit ;

• capacités de réenclenchement automatique et deux cycles AR.

Selon les méthodes d'extinction de l'arc lors du déclenchement, les interrupteurs sont classés en:

• beurre;

• vide;

• air;

• gaz SF6 ;

• autogaz;

• électromagnétique;

• autopneumatique.

Pour un fonctionnement fiable et pratique, ils sont équipés d'un mécanisme d'entraînement pouvant utiliser un ou plusieurs types d'énergie ou leurs combinaisons :

• ressort surélevé;

• charge levée ;

• pression d'air comprimé;

• impulsion électromagnétique du solénoïde.

Selon les conditions d'utilisation, ils peuvent être créés avec la capacité de travailler à des tensions de un à 750 kilovolts inclus. Naturellement, ils ont un design différent. dimensions, capacités de contrôle automatique et à distance, paramètres de protection pour un fonctionnement sûr.

Les systèmes auxiliaires de tels disjoncteurs peuvent avoir une structure ramifiée très complexe et être situés sur des panneaux supplémentaires dans des bâtiments techniques spéciaux.

Circuits CC

Ces réseaux ont également un grand nombre de commutateurs avec des capacités différentes.

Matériel électrique jusqu'à 1000 volts

Les appareils modulaires montables sur rail DIN modernes sont massivement présentés ici.

Ils complètent avec succès les classes d'anciennes machines de ce type AP-50, AE et similaires, qui ont été fixés sur les parois des panneaux avec des connexions à vis.

Les conceptions modulaires CC ont la même structure et le même principe de fonctionnement que leurs homologues CA. Ils peuvent être réalisés par une ou plusieurs unités et sont sélectionnés en fonction de la charge.

Matériel électrique de plus de 1000 volts

Les disjoncteurs CC haute tension sont utilisés dans les usines d'électrolyse, les installations industrielles métallurgiques, les transports ferroviaires et urbains électrifiés et les centrales électriques.

Les principales exigences techniques pour le fonctionnement de ces appareils correspondent à leurs homologues à courant alternatif.

Disjoncteur hybride

Les scientifiques de la société suédo-suisse ABB ont réussi à développer un disjoncteur CC haute tension qui combine deux structures de puissance dans son appareil :

1. Gaz SF6 ;

2. vide.

Il est appelé hybride (HVDC) et utilise la technologie d'extinction à arc séquentiel dans deux milieux en même temps : l'hexafluorure de soufre et le vide. A cet effet, le dispositif suivant est assemblé.

La tension est appliquée au bus supérieur du disjoncteur à vide hybride et retirée du bus inférieur du disjoncteur SF6.

Les alimentations des deux appareils de commutation sont connectées en série et commandées par leurs variateurs séparés. Pour qu'ils fonctionnent simultanément, un dispositif de contrôle d'opération de coordonnées synchronisées a été créé, qui transmet des commandes à un mécanisme de contrôle alimenté indépendamment via un canal optique.

Grâce à l'utilisation de technologies de haute précision, les concepteurs ont pu réaliser une coordination des actions des entraînements des deux entraînements, qui s'inscrit dans un intervalle de temps inférieur à une microseconde.

Le disjoncteur est contrôlé par une unité de protection à relais intégrée à la ligne électrique via un répéteur.

Le disjoncteur hybride a permis d'augmenter significativement le rendement des structures composites SF6 et sous vide en exploitant leurs caractéristiques combinées. Dans le même temps, il était possible de réaliser les avantages par rapport aux autres analogues:

1. la capacité à désactiver de manière fiable les courants de court-circuit à haute tension;

2. la possibilité de petits efforts pour effectuer la commutation des éléments de puissance, ce qui a permis de réduire considérablement les dimensions et, par conséquent, le prix de l'équipement;

3. la possibilité de respecter différentes normes pour la création de structures fonctionnant dans le cadre d'un disjoncteur séparé ou d'appareils compacts d'une sous-station ;

4.la capacité d'éliminer les effets d'une augmentation rapide du stress pendant la récupération;

5. Possibilité de former un module de base pour travailler avec des tensions jusqu'à 145 kilovolts et plus.

Une caractéristique distinctive de la conception est la capacité de couper un circuit électrique en 5 millisecondes, ce qui est presque impossible à faire avec des appareils électriques d'une autre conception.

Le disjoncteur hybride a été classé parmi les dix meilleurs développements de l'année par le MIT (Massachusetts Institute of Technology) Technology Review.

D'autres fabricants d'équipements électriques sont engagés dans des recherches similaires. Ils ont également obtenu certains résultats. Mais ABB est en avance sur eux dans ce domaine. Sa direction estime que la transmission AC est à l'origine de ses lourdes pertes. Ceux-ci peuvent être considérablement réduits en utilisant des circuits haute tension à tension continue.