manuel technique - Marechal Electric

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MANUEL TECHNIQUE
marechal.com
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MANUEL TECHNIQUE PARTIE 1
SOMMAIRE
HISTORIQUE DES TECHNIQUES DE CONTACTS UTILISÉES DANS LES PRISES DE COURANT
4
RESISTANCE DE CONTACT - PRINCIPES FONDAMENTAUX
8
AVANTAGES DU CONTACT EN BOUT - LE PRINCIPE DU DECONTACTEUR™
12
LES ATTENTES
13
ECHAUFFEMENT
13
Les bornes de raccordement
13
Les contacts
14
Force appliquée
14
Matériau de contact
15
PERFORMANCES ELECTRIQUES
15
Pouvoir de coupure
15
Courant continu
15
Capacité à alimenter les moteurs
16
Court-circuit : tenue et fermeture
17
Endurance
17
UTILISATIONS
18
Utilisation comme prise de courant
18
Utilisation comme interrupteur
18
Utilisation comme connecteur (COC)
18
AUTRES CONTACTS EN BOUT
18
Contacts de l’Interrupteur-Moteur déconnectable DB
18
Contacts du décontacteur antidéflagrant DX
20
Contacts des connecteurs unipolaires SP et SPeX
20
Contacts des prises forte puissance PF
21
CARACTERISTIQUES MECANIQUES
22
Qualité des matériaux
22
Fonctionnement
22
Coupure visible
22
Protection des parties actives
22
Étanchéité automatique
22
Détrompage
23
Flexibilité
25
Configurations de contact
25
Implantation des contacts
25
MATÉRIEL ANTIDÉFLAGRANT
28
NORMES ET DIRECTIVES APPLICABLES AUX PRISES DE COURANT A USAGES INDUSTRIELS
30
3
TERMINOLOGIE
Socle de prise de courant
Fiche
Source
Câble souple
Prise de courant
Prise mobile
Prolongateur
Fiche
Appareil
Câble souple
Connecteur
Prise mobile
Socle de connecteur
4
HISTORIQUE DES TECHNIQUES DE
CONTACTS UTILISÉES DANS LES PRISES
DE COURANT
Le besoin de connecter à volonté des appareils électriques remonte à la
découverte de l’électricité et à l’extension de son utilisation particulièrement
dans l’industrie.
Broches et alvéoles en laiton
Les prises à broches et alvéoles proposées aujourd’hui n’ont
guère évolué depuis leur apparition au dix-neuvième siècle.
A l’inverse, si le besoin de brancher temporairement des appareils
mobiles n’a pas changé, les intensités, les tensions et les
fréquences mises en oeuvre ont énormément augmenté, ainsi que
le nombre de personnes concernées par cette opération.
Le besoin de marier des prises d’origines diverses a conduit, après
la deuxième guerre mondiale, à l’établissement d’une norme
dimensionnelle pour les produits les plus courants (publication
CEE 17, qui est devenue ensuite la norme CEI-NF/EN 60309-2).
Malheureusement, contrairement aux autres types de matériels
électriques, cela a eu pour conséquence de geler pratiquement
toute évolution technique.
Les contacts à broches et alvéoles cylindriques qui furent choisis
sont une des conceptions les plus économiques pour fabriquer
des prises mais la demande croissante de fiabilité et de sécurité
conjuguée à l’accroissement des courants et des tensions a vite
atteint les limites de cette technique :
• Le laiton a une mauvaise résistance de contact, qui se détériore
dans le temps quand sa surface se ternit du fait de l’atmosphère
environnante. De plus, le passage de courant génère des échauffements qui contribuent à son oxydation.
• Les broches et alvéoles ne permettent pas la coupure en charge :
le matériau dont ils sont faits ne résiste pas à l’arc électrique.
Soumis à un arc, le laiton se creuse et produit de l’oxyde de
cuivre, mauvais conducteur, ce qui accroît la résistance de
contact et donc l’échauffement.
• Les outils portatifs et les appareils domestiques absorbent
rarement l’intensité de 16 Ampères que peut supporter leurs
prises. Mais si le courant s’accroît ou si des facteurs liés à
l’environnement détériorent les contacts (brouillard salin,
humidité, produits chimiques), leurs performances diminuent
rapidement, même en l’absence d’arc électrique. La soudure des
contacts est un phénomène fréquent.
Branchement de prises et fiches d’origines différentes
La conductivité électrique exige qu’une force minimum soit
appliquée au contact. Avec les broches et alvéoles, la force qui
s’applique au contact est générée par l’élasticité de l’alvéole
fendue, complétée éventuellement par un ressort autour de
l’alvéole. Un tel ressort ne peut être étalonné et il est impossible
de contrôler exactement la valeur minimale de la force appliquée,
spécialement lorsqu’on insère une fiche d’un fabricant dans un
socle d’un autre fabricant.
Ressort
Alvéole fendue
Broche
Outre la difficulté de manœuvre liée à cette conception, la
résistance de contact varie en fonction des tolérances de fabrication
et ne permet pas de garantir des performances constantes.
Importance des tolérances
Les tolérances critiques sont celles qui concernent :
• Le diamètre extérieur de la broche,
• Le diamètre intérieur de l’alvéole,
• Leur conicité et circularité.
Il est évidemment impossible pour des raisons économiques de
fixer des tolérances très strictes aux contacts, ou de les roder
ensemble comme les soupapes de moteurs à explosion du fait de
leur caractère nomade.
• Des fabrications utilisant la totalité des marges de tolérances
peuvent se révéler trop lâches ou trop serrées. Dans le premier
cas, la qualité de contact est mauvaise et l’échauffement
augmente, dans le deuxième cas, il est très difficile de rentrer
la fiche dans son socle et cela provoque des déformations qui
peuvent excéder les seuils d’élasticité des matériaux.
• L’usure provoquée par les frottements est une cause importante
de modification des performances dans le temps. Le laiton s’oxydant, ses coefficients de frottement et d’abrasion se détériorent
rapidement, augmentant par-là même l’usure du matériau.
• L’emboîtement en force de deux cylindres dont l’un est élastique
provoque la déformation en cône de ce dernier. Le contact entre
les deux pièces s’établit alors géométriquement suivant un
cercle.
5
laiton. La résistance de contact est néanmoins ramenée au niveau
atteint par le plus mauvais des deux matériaux.
• l’usinage des pièces est réalisé à l’aide d’outils rotatifs qui
créent des micro-ondulations de surface. Ces ondulations,
invisibles à l’œil nu, font qu’entre la broche et l’alvéole, il
n’existe réellement que des points de contact aléatoires,
disposés sur un cercle.
Limites d’interchangeabilité
Les dimensions fixées dans ces normes (CEE 17 puis CEI-NF/EN
60309-2) sont strictement limitées à l’interface du socle et de la
fiche. La norme ne traite pas des entraxes de fixation ou des
composants. Cela signifie qu’un tableau équipé de prises d’une
marque donnée ne peut recevoir de prises d’une autre marque.
En ce qui concerne les pièces détachées, dans bien des cas, elles
ne sont tout simplement pas disponibles. Un dommage sur une
pièce oblige à changer l’appareil.
Améliorations réalisées
Les difficultés dues à la conception des prises à broches et à
alvéoles tant sur le plan électrique que mécanique, ont conduit les
fabricants à tenter d’améliorer leurs produits en ce qui concerne :
• Le matériau de contact,
• La difficulté de manoeuvre,
• L’incapacité à couper en charge.
L’une des principales faiblesses des contacts à broches et alvéoles
est leur matériau. Alliage de cuivre et de zinc, le laiton est un
matériau bon marché qui convient bien au façonnage des formes
requises. Cependant, il s’oxyde à température ambiante, ce qui
accroît sa résistance de contact. Sous l’effet d’un arc électrique, il
s’oxyde en profondeur. De plus, par nature, le laiton ne favorise pas
l’extinction rapide de l’arc.
Placage
Un placage d’argent sur les broches comme sur les alvéoles réduit
significativement la résistance de contact. Cependant, un placage
n’est jamais aussi solide qu’un matériau massif du fait de sa porosité
et de ses irrégularités. S’il est acceptable pour des organes de
connexion qui sont rarement manœuvrés, il ne peut supporter les
cycles qu’on attend de prises de courant à usage industriel. Tôt au
tard, le frottement provoqué par chaque opération use le placage et
le contact se fait à nouveau sur le matériau de base. Les contacts
à placage d’or ou d’argent ne peuvent être exposés à un arc
électrique qui le vaporiserait immédiatement.
A cause de la porosité inhérente du plaquage, les oxydes du substrat
remontent à la surface du matériau avec le temps.
Plus stable dans le temps grâce à sa dureté, le nickel a une bien
meilleure résistance à l’usure mécanique et à l’arc.
Malheureusement, le nickel a une résistance de contact élevée et
son usage est donc restreint à des courants limités. Il est habituellement utilisé comme plaquage d’un seul côté, broche ou alvéole,
pour réduire le coefficient de frottement sur la pièce opposée en
Difficulté de manœuvre
Plusieurs techniques ont été développées pour surmonter un autre
inconvénient majeur de la technique des contacts à broches et
alvéoles : la difficulté de manœuvre.
Contacts “doux”
L’intérieur de l’alvéole est muni d’un bossage au niveau du ressort
qui entoure le contact. Le frottement entre la broche et l’alvéole
est alors limité à un nombre de points connus sur un cercle précis
ce qui diminue la zone de frottement et facilite la pénétration et le
retrait de la broche.
Ressort
Alvéole fendue
Malheureusement, cela n’apporte aucune amélioration en matière
de performances électriques car, fondamentalement, le concept et
les matériaux restent les mêmes.
Inserts
Une gorge est usinée à l’intérieur de l’alvéole, qui reçoit une bande
de lames de ressort en Cuproberyllium. Le nombre de points de
contact est parfaitement contrôlé et la force appliquée par les lames
des ressorts sur la broche est beaucoup moins dépendante du
respect de strictes tolérances du fait de leur très grande élasticité,
de leur dureté et de leur faible coefficient de frottement. Cette
technique permet une facilité de manœuvre comparable à celle
précédemment décrite.
Insert à lames
de ressort
Alvéole
Les petites lames qui établissent le contact sont extrêmement
sensibles à la pénétration de corps étrangers, qui peuvent bloquer
leur débattement au point d’empêcher l’introduction de la fiche.
Par ailleurs, cette conception met en œuvre deux contacts en série,
l’un entre la broche et les lames de ressort, l’autre entre les lames
de ressort et l’alvéole.
Incapacité à couper en charge
Quels que soient les progrès réalisés, les broches et alvéoles sont,
par conception, incapables d’établir ou de couper en toute sécurité
leur courant nominal sans parler d’un courant de surcharge (rotor
bloqué, court-circuit, etc.). Pour assurer aux utilisateurs un niveau
minimum de protection, les prises doivent être associées et
verrouillées, par un procédé mécanique ou électrique, à un organe
de coupure, afin d’empêcher l’opérateur de retirer d’un socle une
fiche en charge ou d’engager la fiche d’un appareil en court-circuit
dans un socle sous tension.
6
Un verrouillage mécanique est un mécanisme qui interdit de
mettre en position « marche » l’interrupteur associé à la prise tant
que la fiche n’est pas totalement engagée dans le socle. De plus,
tant que l’interrupteur n’a pas été mis en position « arrêt », la fiche
est prisonnière du socle.
• Cette exigence peut être facilement remplie dans le cas d’un
socle mural. Cela devient beaucoup plus difficile dans le cas
d’un prolongateur.
• Le verrouillage mécanique des socles met en œuvre deux jeux
de contacts en série : une entre la fiche et le socle, et un autre
dans l’interrupteur, ce qui crée un risque de panne supplémentaire.
• Les mécanismes de verrouillage sont facilement détériorés par
des usages brutaux ou abusifs.
• Un contact de l’interrupteur peut rester soudé.
Contacteur
Prise mobile avec
pilote(s)
Prise mobile et fiche
avec pilote(s)
Un verrouillage électrique est
réalisé en alimentant la bobine
d’un contacteur en amont
de la prise, à travers un ou
deux conducteurs et contacts
supplémentaires (appelés fils
et contacts pilotes) qui font
passer l’alimentation de la bobine
à travers le socle et jusqu’à
l’appareil à alimenter.
Socle et fiche
avec pilote(s)
Câble avec fil(s) pilote(s)
Verrouillage électrique
avec 1 contact pilote
Verrouillage électrique
avec 2 contacts pilotes
Contacteur
Contacteur
Au niveau de l’appareil à
alimenter, les deux contacts
pilotes sont shuntés (ou le
contact pilote unique est shunté
avec un contact de Phase ou le
Neutre) pour fermer le circuit de
la bobine. En d’autres termes, la
bobine du contacteur ne peut pas
être alimentée tant que toutes
les connexions ne sont pas faites
complètement.
• Ce verrouillage électrique
procure un haut niveau de
sécurité, mais requiert un
contacteur, des câbles spéciaux et
une main d’œuvre supplémentaire.
• Un contact du contacteur peut
rester soudé.
Socle de connecteur
avec pilote(s) shunté(s)
Socle
Socle
P
L1 L2 L3 N
Fiche
Câble 5G + 1 fil pilote
Prise mobile
P
P1 P2
L1 L2 L3
Fiche
Câble 4G + 2 fil pilote
Prise mobile
L1 L2 L3 N
P1 P2
Socle de connecteur
Contacts en bout et coupure intégrée
Une amélioration majeure a été effectuée en adaptant aux prises de
courant une technique combinant contacts en bout en argentnickel et chambres de confinement d’arc individuelles, couramment utilisée dans les organes de coupure.
Ces prises sont apparues en 1950 pour pallier les défauts des
broches et alvéoles et répondre aux besoins croissants de sécurité
et de fiabilité et faire face à l’accroissement des courants et des
tensions. Elles sont maintenant largement utilisées dans le monde
entier pour de nombreuses applications industrielles, professionnelles et grand public.
L1 L2 L3
Socle de connecteur
En 1996, la technique du contact en bout a été retenue par les
constructeurs automobiles européens et américains comme étant
la plus sûre et la mieux adaptée à la recharge rapide à 250 A des
voitures électriques par des utilisateurs non professionnels.
Comme les prises industrielles à chambres à arc et contacts
en bout sont très différentes des prises ordinaires à broches et
alvéoles, elles sont appelées DECONTACTEUR™.
7
8
RESISTANCE DE CONTACT
PRINCIPES FONDAMENTAUX
La discontinuité d’un conducteur génère une résistance additionnelle appelée résistance de contact.
Cette résistance est plus élevée que serait celle du conducteur lui-même en l’absence de cette discontinuité.
La valeur de cette résistance détermine la qualité du contact. Plus elle est élevée, plus la quantité de chaleur
dégagée par le contact est élevée. Si cette température dépasse une certaine valeur, le contact se détériore.
Ce phénomène peut se développer en un temps très court car la détérioration du contact est proportionnelle à
son échauffement. La qualité d’un contact dépend de deux paramètres :
• L’état des surfaces de contact,
• La force appliqué au contact.
Surface de contact
Le contact mécanique réel entre deux surfaces est composé
d’un certain nombre de points qui représentent une surface de
contact inférieure à la surface apparente, du fait de la rugosité des
matériaux.
Couche de pollution constituée
d’éléments extérieurs
Atmosphère
Couche de corrosion résultant
de l’interaction avec le matériau
Matériau
Surface apparente
Structure chimique
Points de
contacts électrique
Contacts
mécaniques
Les lignes de flux d’électrons utilisent seulement une partie de ces
points entre les deux contacts.
Les électrons sont transférés dans un système Ohmique1, par effet
tunnel2 ou par effet thermoélectronique3, en fonction de l’épaisseur
de la couche isolante à traverser, formée par l’oxydation du matériau et la pollution environnante.
Tous les fabricants d’appareillage électrique de coupure utilisent
des contacts à pastille en alliage d’argent, souvent bombés,
soulignant la prépondérance de la force appliquée par rapport à la
surface hypothétique de contact. Cette technique de contact est
utilisée à l’exclusion de toute autre dans le domaine des relais,
des contacteurs ou des disjoncteurs et à cet égard, les prises de
courant à broche et alvéole sont devenues une exception.
État des surfaces de contact
Trois paramètres déterminent l’état d’une surface de contact :
• Sa structure chimique : elle résulte de la formation d’une couche
de corrosion constituée d’éléments venus de l’atmosphère
environnante (polluants) qui réagissent avec le matériau.
• Sa rugosité : elle est aléatoire et dépend des techniques de
fabrication.
• Sa forme géométrique, qui détermine l’aire apparente de contact.
1
Contact dans lequel les électrons sont transmis directement de métal à métal.
Transfert d’électrons à travers une couche isolante mince.
3
Transfert d’électrons à travers une couche isolante épaisse.
2
Rugosité
Forme
Évaluation de la résistance de contact
La résistance de contact est faite de deux termes :
• La résistance de constriction,
• La résistance de film.
Resistance de constriction
La résistance de constriction est due à la constriction des lignes de
courant (flux d’électrons) aux points de contact électrique (appelés
points de constriction).
Lignes de courant
Résistance de film
La résistance de film est due à la pollution et à la couche d’oxyde
(couche de corrosion) à la surface des contacts.
La tribocorrosion
La tribocorrosion est un phénomène de détérioration mécanique
et électrique de la qualité du contact due à l’usure générée par
les frottements, les micro-déplacements et l’accumulation de
particules oxydées dans les microca vités à la surface du contact.
Ces micro-déplacements sont dus aux vibrations, aux chocs, ou
même sans intervention extérieure, à la dilatation du métal. Ces
particules oxydées constituent un troisième corps.
9
Le mécanisme de la tribocorrosion comporte plusieurs étapes :
• Production de particules d’usure, par adhésion ou par cisaillement,
• Oxydation et accumulation de ces particules dans les cavités de
surface,
• Expulsion des particules oxydées dans les cavités adjacentes,
• Formation d’une couche de débris finement divisés qui se transforment en une poudre diminuant l’efficacité de l’auto nettoyage
et augmentant la résistance de contact.
Certaines conceptions de contacts sont très sujettes à la tribocorrosion alors que d’autres n’y sont pas sensibles.
Une comparaison des techniques de contacts est faite dans le
chapitre :
AVANTAGES DU CONTACT EN BOUT
LE PRINCIPE DU DECONTACTEUR™
La résistance globale de contact dépend donc :
• de la forme géométrique du contact (qui détermine la surface
apparente de contact et sa sensibilité à la tribocorrosion),
• de la force appliquée,
• de la résistivité des matériaux et des surfaces de contact,
• des caractéristiques de dureté et de rugosité des matériaux.
Influence du materiau
Le choix du matériau de contact est fondamental. Le tableau cidessous donne, pour une force appliquée donnée, les résistances
de contact obtenues avec les matériaux que l’on rencontre le plus
communément, dans deux états différents :
• A l’état neuf,
• Après vieillissement ou oxydation.
Matériau
Résistance de contact
Argent pur
Neuf
6 μΩ
Oxydé
25 μΩ
Or
31 μΩ
31 μΩ
Cuivre
29 μΩ
400 μΩ
Laiton
370 μΩ
1 400 μΩ
Argent-nickel 85/15
23 μΩ
60 μΩ
Argent
De tous les matériaux courants, l’argent a la plus faible résistance
de contact. Ses performances varient peu dans le temps car l’oxyde
d’argent (Ag2O) est un bon conducteur.
L’argent garde ses excellentes propriétés électriques à température
élevée ou après ternissement. Le sulfure d’argent (Ag2S de couleur
noire) apparaît à basse température et en ambiance sulfureuse. Il
est un peu plus résistif mais également instable. Il disparaît audelà de 300 °C/570 °F et s’élimine sous l’effet d’un arc électrique.
La très faible résistance de contact de l’argent le rend particulièrement attractif pour les courants forts. D’un autre côté, l’argent est
un métal mou qui s’use facilement. Il ne peut supporter des arcs
électriques qui le vaporisent et il se soude à une pression et à une
température relativement basses. L’argent n’est donc pas adapté
aux organes de coupure.
Or
L’or a une très faible résistance de contact qui ne varie pas dans le
temps car, dans des conditions normales, il ne s’oxyde pas. Outre
le fait qu’il n’est pas économiquement viable à l’état massif, c’est
un métal mou qui présente les mêmes désavantages que l’argent
d’un point de vue mécanique.
Laiton
Le laiton (alliage de zinc et de cuivre) est un matériau bon marché,
adapté à l’usinage des pièces de la forme requise par l’application.
Le laiton est pourtant le plus mauvais matériau de tous ceux
énumérés. Il possède une résistance de contact élevée à l’état neuf
à cause du zinc qui est un mauvais conducteur. Quand le cuivre
qu’il contient s’oxyde, il devient inutilisable. Sous l’effet d’un arc,
le laiton se creuse (ce qui ne favorise pas l’extinction de l’arc) et
s’oxyde en profondeur.
Cuivre
Le cuivre est plus cher que le laiton et il est aussi plus difficile à
usiner. Comme le laiton, le cuivre s’oxyde à température ambiante
ce qui accroît de façon conséquente sa résistance de contact. Son
exposition à des polluants chimiques usuels (oxyde de soufre,
oxyde d’azote, acides, même à basse concentration) ou aux
halogènes, crée en surface une couche fortement résistive d’oxyde
de cuivre (Cu2O). Dès 100-120 °C, du monoxyde de cuivre (CuO) se
forme, rendant les contacts inutilisables.
Température °C
Épaisseur (10-10 m)
20
Après 1 000 h
21,7
Après 100 000 h
37
55
35
170
60
39
210
85
87
690
100
150
1300
Note : L’oxydation du cuivre peut être éliminée dans le vide ou
dans un confinement d’Hélium ou d’Hexafluorure de soufre (SF6).
Les performances du cuivre sont alors comparables à celles
d’un alliage d’argent dans l’air. Ce confinement est évidemment
impossible pour des prises de courant. Dans l’air, en absence de
protection, le cuivre et le laiton ne sont jamais utilisés en tant que
matériau de contact pour les organes de coupure à cause de leur
couche de surface résistive. Même pour les petits disjoncteurs très
bon marché, le cuivre n’est jamais utilisé seul en tant que matériau
de contact. Le matériau antagoniste mis en contact avec un
contact en cuivre est généralement fait de graphite d’argent (AgC)
pour éviter la soudure.
Sous l’effet d’un arc, le cuivre se creuse et s’oxyde en profondeur.
Par nature, le cuivre ne favorise pas la rapide extinction de l’arc car
à l’inverse d’autres matériaux, le point cathodique de l’arc tend à
rester dans une position stable qui ne favorise pas l’élévation de sa
tension. Cette stabilité de l’arc favorise l’effet de creusement.
Cuproberyllium
Le Cuproberyllium est utilisé pour la réalisation des inserts à
lames de ressort placés à l’intérieur des alvéoles. Les avantages
du Cuproberyllium sur le laiton sont un bien meilleur module
d’élasticité et un meilleur coefficient de frottement, qui diminuent
l’usure et allongent la durée de vie du placage éventuel des
Couche d’oxyde de cuivre (Cu2O)
située en surface formée en
fonction du temps et de
la température. (Table de
Rönnquist)
10
broches. Sa résistivité est néanmoins comparable à celle du laiton.
Ces inserts ont le désavantage de réaliser deux contacts en série :
un entre la broche et l’insert, et un entre l’insert et l’alvéole.
Argent-nickel 85/15
L’argent-nickel AgNi85/15 (85% argent et 15% nickel) conjugue les
performances de qualité de contact exceptionnelle de l’argent et
les propriétés mécaniques du nickel. L’argent-nickel ne se soude
qu’à des pressions et des températures élevées et supporte les
arcs électriques. Sous des arcs répétés, l’argent nickel s’use
graduellement et les contacts doivent pouvoir être remplacés.
L’argent nickel est couramment utilisé par tous les fabricants
d’organes de coupure, en raison de ses performances :
• Endurance mécanique,
• Propriétés électriques d’interface :
• Non transfert de particules métalliques d’un contact à un autre,
• Résistance à la soudure statique et dynamique,
• Résistance mécanique à l’arc électrique, à la fermeture et
l’ouverture du circuit,
• Résistance à la tribocorrosion,
• Résistance diélectrique post-arc qui réduit le temps moyen des
arcs électriques,
• Mobilité des arcs sur les contacts.
Ses propriétés de non transfert évitent l’accumulation graduelle de
particules métalliques dans les chambres à arcs, qui ne forment
donc pas de couche conductrice qui pourrait nuire à la rigidité
diélectrique. Cela est particulièrement intéressant dans des
produits compacts où les distances dans l’air et les lignes de fuite
sont réduites au minimum.
D’autres matériaux sont également couramment utilisés dans le
domaine des organes de coupure pour d’autres propriétés particulières : L’argent Graphite (AgC), l’argent Oxyde d’étain (AgSnO2) et
l’argent Tungstène (AgW).
Contrôle de la pression de contact
La pression de contact est l’autre paramètre clé qui détermine la
qualité d’un contact.
Dans le cas particulier des prises de courant, une force minimale
doit être appliquée quand n’importe quelle fiche est introduite
dans n’importe quel socle. Cette force doit rester constante dans
le temps. Une force minimale doit également être appliquée aux
conducteurs cuivre dans leurs bornes de raccordement respectives,
côté socle et côté fiche.
Rc
70
60
50
40
30
20
Variation type de la résistance
de contact en fonction de la force
appliquée
10
F
0
10
20
30
40
50
60
70
Les avantages d’une technique particulière de contact sont
présentés dans le chapitre :
LE PRINCIPE DU DECONTACTEUR™
11
12
LE PRINCIPE DU DECONTACTEUR
Les prises de courant équipées de contacts en bout sont apparues en 1950 pour pallier les défauts des broches
et alvéoles et répondre aux besoins grandissants de sécurité et de fiabilité compte tenu de l’accroissement des
courants et des tensions.
La première prise à dispositif d’interruption intégré à contacts en bout a été lancée en 1953. Ces prises sont
maintenant largement utilisées dans le monde entier pour de très nombreuses applications civiles et militaires,
industrielles, professionnelles et grand public.
Agroalimentaire
Construction et infrastructures
Traitement des eaux
Energie
Chimie
Transports
Industrie lourde
Divertissement et média
13
En 1996, la technique du contact en bout a été retenue comme la
plus sûre et la mieux adaptée aux prises de forte puissance de 250 A
pour la recharge rapide des voitures électriques.
Comme ces prises sont très différentes des prises ordinaires, elle
sont appelées DECONTACTEUR™.
Le décontacteur présente des avantages inestimables en termes de
sécurité et de fiabilité :
• Facilité des manoeuvres de branchement et de débranchement
grâce à l’absence de frottement,
• Capacité à établir et couper le courant par confinement de l’arc
et manoeuvre en deux temps,
• Résistance à la fermeture sur court-circuit conditionnel grâce à
un matériau de contact résistant à l’arc,
• Très haut niveau de fiabilité grâce à l’utilisation de contacts en
argent-nickel qui ne se dégradent pas dans le temps (environnements marins, agents chimiques, … ) et ne sont pas affectés par
la tribocorrosion(1).
• Très haut niveau de sécurité grâce à un engagement à baïonnette
et un disque de sécurité verrouillé à l’avant du socle, qui
empêche tout accès aux pièces sous tension.
Ces améliorations majeures en termes
de performance et de sécurité sont un
bénéfice majeur aussi bien pour les
utilisations industrielles que pour les
applications professionnelles ou grand
public.
LES ATTENTES
Pour garantir la sécurité des utilisateurs et des installations, une
prise doit pouvoir :
• Prévenir le retrait d’une fiche quand ses contacts sont sous
tension,
• Établir et couper des circuits électriques en charge normale et
en conditions de surcharge,
• Résister à un court-circuit et à la fermeture accidentelle sur un
courant de défaut,
• Être parfaitement interchangeable et garantir une qualité de
contact constante.
Ces exigences éliminent d’emblée la technique de contact glissant
des prise à broches et alvéoles car leur matériau de contact, leur
fermeture progressive et leur engagement rectiligne sont incompatibles avec les performances recherchées.
Un même soin doit par conséquent être apporté à la conception et
à la réalisation des serre-fils (ou bornes de raccordement) et des
contacts.
Les bornes de raccordement
Le desserrage des bornes (et l’échauffement qui en résulte) est
une des principales causes de défaillance. Il est dû à différents
facteurs :
• Les fiches et les prises mobiles sont souvent soumises à une
manutention brutale,
• Les socles de prise et de connecteur sont sujets aux vibrations
inhérentes aux installations industrielles,
• Le passage intermittent du courant crée des cycles thermiques,
• Les conducteurs souples sont constitués de brins fins qui se
tassent après serrage en prenant leur place définitive,
• Le cuivre est un matériau mou, faiblement élastique, qui se
déforme sous une pression modérée (environ 15 kg / mm2),
facilement générée avec une simple vis.
Si la borne est équipé d’une simple vis, elle se desserre, la résistance de contact augmente et la température s’élève rapidement
au-delà d’une limite acceptable.
A l’inverse, le décontacteur est équipé de bornes à blocage élastique conçues pour compenser le déplacement des brins, le fluage
du cuivre et résister aux chocs et vibrations : une force constante
est appliquée au conducteur à l’aide d’une vis et d’un anneau
élastique métallique entourant le corps de la borne. La vis a une
tête lisse et son diamètre est optimisé.
Lorsque le taraudage est réalisé directement dans le corps de
la borne, l’axe du trou destiné au conducteur est décentré afin
d’augmenter le nombre de filets en prise.
Vis
Borne fendue
Anneau métallique
Sous la pression de la vis, la fente du corps de la borne s’ouvre
jusqu’à sa retenue par l’anneau qui se déforme alors de façon
elliptique. L’élasticité combinée de la borne et de l’anneau compense toute déformation ou déplacement des brins. A l’occasion
des cycles thermiques dus au passage intermittent du courant, les
variations dimensionnelle sont compensées. Ce serrage élastique
prévient aussi le desserrage dû aux chocs et aux vibrations.
ECHAUFFEMENT
L’échauffement est le facteur principal de détérioration des prises
de courant. Il est lié à la résistance globale de trois contacts en
série :
1. Le contact du conducteur dans le serre-fil du socle de prise de
courant,
2. Le contact à l’interface socle/fiche,
3.. Le contact du conducteur dans le serre-fil de la fiche.
1
Voir partie 2 : Principes fondamentaux
Les décontacteurs utilisent différentes constructions basées
sur ce même principe, en fonction de la taille des conducteurs
à raccorder.
14
Forces appliquées
au contact
Force d’insertion
Force d’extraction
Borne concentrique avec écrou
rapporté et anneau élastique
Le décontacteur utilise des contacts en bout équipés, côté socle,
d’une tresse sertie et d’un ressort spiral calibré. La pression de
contact est générée par la compression de ce ressort, dans l’axe de
la force d’insertion, sans aucun frottement.
Force appliquée au contact
Force d’insertion
Borne à cage déformable
Corps de borne rigide recevant une
vis équipée d’un patin presseur
monté sur ressort.
Réutilisables à volonté, ces bornes procurent une qualité de
connexion constante et fiable qui ne nécessite aucune vérification
après serrage.
Les contacts
La résistance de contact R est inversement proportionnelle à la
force appliquée F, suivant la formule :
K
R = _____
Fn
où K et n sont des coefficients qui dépendent de la nature des
matériaux.
Les deux éléments à prendre en compte dans la conception des
contacts sont donc :
• la technique employée, qui doit garantir la force appliquée et
prendre en compte l’interchangeabilité des appareils,
• le matériau de contact.
Force appliquée
Dans les prises traditionnelles, la force appliquée au contact est
générée par l’élasticité de l’alvéole fendue, complétée éventuellement par un ressort qui travaille à la flexion.
Compte tenu des tolérances, un tel ressort ne peut être calibré et
le contrôle précis d’une force appliquée minimale est impossible,
particulièrement lorsqu’on introduit la fiche d’un fabricant dans le
socle d’un autre fabricant.
De plus, la force appliquée au contact est à angle droit des forces
d’insertion et d’extraction de la fiche, ce qui provoque d’importantes frictions.
• Ce concept est simple et permet de larges tolérances : une
variation de compression de 1 ou 2 mm est sans effet sur la
résistance du contact, et tout risque de surcompression est
éliminé,
• Le retrait de la fiche, même de fort calibre, ne nécessite aucun
effort,
• Une fiche introduite dans un socle provoque une compression
minimale des ressorts à laquelle correspond une force minimale
connue,
• Les ressorts ne travaillent qu’à une fraction de leur limite
d’élasticité. Ils peuvent effectuer des dizaines de milliers de
manoeuvres sans diminution de leurs performances (les ressorts
de soupape de moteur à explosion effectuent jusqu’à cinq cents
millions de manoeuvres),
• La souplesse de la tresse permet à la pastille du contact socle
d’être toujours parfaitement alignée sur la pastille du contact
fiche.
La tresse métallique qui relie par sertissage la partie fixe (le
serre-fil) à la partie mobile (le support du rivet argent-nickel),
forme une pièce massive sans discontinuité. Cette tresse effectue
une connexion ‘‘statique’’ entre les deux pièces et sa déformation
mécanique n’affecte pas la continuité du chemin suivi par le
courant. Les sertissages réalisés aux deux extrémités forment des
connexions étanches à l’air et rendent l’ensemble assimilable à une
pièce massive, protégée de toute pénétration de la corrosion et de
toute accumulation de corps étrangers.
15
Ressort
Tresse
sertie
Compression
du contact
Le choix du matériau de contact est fondamental et le contact en
bout procure l’avantage de pouvoir choisir ce matériau, puisque
celui-ci se trouve rapporté à l’extrémité de son support sous forme
d’un rivet ou d’une pastille.
Pour remplir les objectifs recherchés, ce matériau doit :
• Résister à l’arc,
• Avoir une faible résistance de contact,
• Résister aux conditions d’environnement
• Conserver ses propriétés électriques et mécaniques de façon
durable.
Suivant ces critères, les matériaux de contact les plus courants ont
les performances suivantes :
éphémère entre les contacts. La rupture et la vaporisation de ce
pont ionisent l’espace entre les deux contacts : un arc se forme
sur une distance réduite avec une tension moyenne de 15 V qui ne
dépend pas à l’origine du matériau de contact utilisé. Cette tension
initiale est faible, comparé à la tension d’emploi. Dans cette situation, le chemin du courant n’est pratiquement pas modifié par l’arc.
En courant alternatif, la coupure définitive n’intervient que lorsque
la tension devient nulle, sous réserve que le réarcage soit évité.
Si l’arc reste stable entre les deux contacts (temps de stagnation),
sa tension n’augmente que légèrement avec la distance. C’est le
cas avec des contacts en laiton sur lesquels les arcs gardent une
position stable.
Avec le décontacteur, la forte résistance diélectrique à l’arc de
l’argent nickel favorise la déstabilisation du pied d’arc et l’élévation de sa tension.
Le décontacteur est équipé d’une bague d’éjection montée sur
ressorts, qui assure une séparation brusque des contacts dans des
chambres individuelles de confinement d’arc.
La longueur des chambres à arc assure la coupure et évite le
réarcage. C’est seulement lorsque l’arc est éteint que la fiche peut
être retirée par rotation. En cas de rotor bloqué ou de court-circuit,
même une prise de 16 A est potentiellement dangereuse.
Ressorts d’éjection
Bague d’éjection
Résistance Résistance Résistance à Maintien des
de contact
à l’arc
l’environnement performances
Argent
Argentnickel 85/15
Or
Cuivre
Laiton
Le matériau qui satisfait le mieux à tous les critères est l’alliage
d’argent-nickel 85/15 (85 % d’argent et 15 % de nickel). Il est
couramment utilisé par tous les fabricants d’appareils de coupure
et à donc été retenu pour les décontacteurs, sous la forme de
pastilles soudées à l‘extrémité des contacts.
PERFORMANCES ELECTRIQUES
Pouvoir de coupure
Pour des raisons de sécurité, une prise de courant doit être capable
de couper le courant. Même des prises de petit calibre peuvent
s’avérer dangereuses dans le cas d’un rotor bloqué ou d’un courtcircuit.
Couper une charge produit immédiatement un arc électrique entre
les contacts. Au départ, l’annulation de la pression de contact fait
fondre le dernier point de constriction(1) et crée un pont liquide
1
Voir partie 2 : Principes fondamentaux
Ressorts de contacts
Aux États-Unis, le décontacteur est doté d’un marquage OFF et est
classé comme Interrupteur déconnectable.
A l’inverse, les broches et alvéoles ne sont que des sectionneurs,
puisque d’après leur conception elles n’ont pas de pouvoir de
coupure. Dans de nombreux pays, les prises à broches et alvéoles
doivent être verrouillées mécaniquement par un interrupteur ou
électriquement par un contacteur.
Les contacts du décontacteur effectuent à la fois le passage et
la coupure du courant. Le nombre de composants est réduit au
minimum, ce qui limite les risques de dysfonctionnement.
Le temps de coupure d’un décontacteur est d’environ 15 millisecondes, ce qui correspond à un cycle et demi de la fréquence de
50 Hz. Le décontacteur est également conçu pour établir et couper
son courant nominal jusqu’à 500 Hz. Le pouvoir de coupure est
proportionnel à la tension et l’intensité :
lorsque la tension d’emploi augmente, le courant doit être réduit.
16
Courant continu
En courant continu, en fonction de la constante de temps du
circuit, il est recommandé d’utiliser un appareil à 4 pôles avec 3
contacts en série pour l’un des pôles, afin d’augmenter le nombre
d’arcs en série au moment de la coupure.
A l’inverse, un produit ayant une faible résistance électrique,
comme le décontacteur, s’échauffe lentement et a une constante
de temps élevée. Il peut donc supporter des surcharges significatives pendant un certain temps ou des surcharges répétées, sans
suréchauffement.
Décontacteurs
Constantes de temps (τ)
DS1, DSN1, DSN3
~ 17 mn
DS3, DSN6
NORMES APPLICABLES
Capacité à alimenter les moteurs
Au démarrage, le courant absorbé par un moteur électrique
est, pendant quelques instants, un multiple de son courant de
fonctionnement.
Courant
Direct
5 à 7 In
Star-Delta
2.5 In
Statorique
3 à 4 In
Rotorique
1 à 2 In
35 mn
DS9
53 mn
DS2
60 mn
Le décontacteur de calibre 90 A a une constante de temps de 35
minutes et un échauffement de 35 K. Quel est son échauffement
pour une surcharge de 5 In (450 A) pendant 1 minute ?
Comme l’échauffement est proportionnel au carré de l’intensité,
l’équilibre thermique pour
4502
450 A est : 35 x _____ = 875 K
902
Après 1 minute à 5 In son échauffement est :
La capacité d’une prise de courant à supporter de telles surcharges
est déterminée par sa constante de temps, qui traduit la façon
particulière dont elle s’échauffe. La norme internationale relative
aux prises de courant industrielles CEI/NF EN 60309-1 limite
l’échauffement des contacts à un maximum de 50 K(2) car au-dessus de cette limite, dans une ambiance qui peut atteindre 40 °C, le
laiton s’oxyde en profondeur et devient inutilisable.
L’échauffement stabilisé est proportionnel au carré de l’intensité
(Emax = K x I2). L’équilibre thermique est l’échauffement stabilisé
atteint pour un courant donné. Il dépend de la résistance, mais
également des caractéristiques particulières du produit : sa masse,
son volume, et de la façon dont la chaleur se dissipe par les
conducteurs et les enveloppes. Cet équilibre est atteint graduellement. La courbe d’échauffement, fonction du temps, définit la
constante de temps (τ) du produit. Par convention, la constante
de temps est le temps requis pour atteindre 63 % de l’équilibre
thermique. Un produit dont la résistance électrique est importante
s’échauffe rapidement et a donc une constante de temps courte.
Echauffement (K)
Emax
0,63 Emax
Temps
2
DS6, DSN9
Comme on connaît l’échauffement et la constante de temps de
chaque décontacteur, il est facile de calculer son échauffement
pour une surintensité et une période de temps données.
Un aperçu des essais effectués est donné dans :
Type de démarrage
29 mn
Les échauffements sont exprimés en kelvin afin de les distinguer de la température
ambiante exprimée en °C. Bien que les deux échelles soient décalées (0 °C = 273,15 K),
la valeur d’un kelvin est égale à celle d’un degré celsius.
1
875 x (1 – _____ ) = 25 K ce qui est négligeable.
e 1/35
Après 1 minute à 7 In, (630 A ), son échauffement est de
49,1 K, ce qui est sans danger.
L’argent et ses alliages conservent leurs propriétés électriques
au-delà de 300 °C. L’échauffement n’est donc limité que par la
nécessité de ne pas endommager les pièces adjacentes. Comme
le décontacteur se réfère à la norme CEI/EN 60309-1, cette limite
de 50 K est applicable, mais son importance est beaucoup moins
critique.
17
le décontacteur résiste donc aux surcharges temporaires causées
par le démarrage ou les fréquents redémarrages d’un moteur, d’une
pompe ou d’un ventilateur - qui crée la plus longue surcharge sans aucun dommage.
Les broches et alvéoles traditionnelles en laiton, avec de faibles
constantes de temps, atteignent rapidement leur équilibre
thermique et sont incapables de résister à ces surcharges sans
échauffement excessif et une oxydation en profondeur, qui peut
souder les contacts ou les rendre inutilisables.
Le raccordement des moteurs électriques au moyen d’un décontacteur présente des avantages inestimables :
• Un moteur peut être rapidement remplacé, réduisant considérablement son temps d’arrêt,
• Le remplacement d’un moteur ne nécessite plus la présence d’un
électricien et d’un équipement de protection personnelle,
• La prise fait office de sectionneur de proximité. En retirant la
fiche du socle, la coupure visible est assurée et le moteur peut
être rapidement isolé de la source par un personnel non qualifié.
La plupart des décontacteurs ont une catégorie d’utilisation AC-23 A
et peuvent être utilisés pour le raccordement permanent et le
branchement et la coupure occasionnelle des moteurs électriques.
Les autres prises MARECHAL qui n’ont pas le pouvoir de coupure
AC-23 A ont néanmoins la même capacité a supporter les
surcharges temporaires et peuvent être utilisées pour brancher des
moteurs, sous réserve qu’elles soient verrouillées pour prévenir
tout débranchement en charge.
Court-circuit : tenue et fermeture
Deux types de court-circuit sont à considérer :
1. Ceux qui surviennent en fonctionnement, lorsque les contacts
sont fermés,
2. Ceux qui surviennent lors de la fermeture, lorsqu’une fiche est
introduite dans le socle, alors que l’appareil à alimenter est
défectueux.
Ce deuxième cas peut avoir des conséquences désastreuses car
l’arc se produit quand les contacts de la fiche sont sur le point de
se réunir avec les contacts du socle. Si la fermeture des contacts
est progressive comme avec les broches et alvéoles, les alvéoles
se désintègrent et libèrent des gaz chargés d’oxydes métalliques
conducteurs. Ces gaz produisent un court-circuit entre phases ou
entre phase et terre à l’intérieur du socle qui peut exploser. Comme
les contacts ne sont jamais réellement fermés, la résistance des
arcs et l’intensité véhiculée peuvent ne pas être assez importantes
pour déclencher à temps les protections en amont.
Les contacts en bout, de construction massive, se ferment dès
que les contacts se touchent : le courant passe et la protection se
déclenche. Les disjoncteurs en sont une bonne illustration.
Des tests indépendants ont été effectués suivant les normes
nord-américaines afin de contrôler le comportement du décontacteur dans ces conditions de court-circuit, avec des conditions
défavorables de protection (fusibles retardés calibrés de 2,5 à 4
fois l’intensité nominale de la prise). Le décontacteur a passé avec
succès à la fois les tests de résistance et les tests d’enclenchement sur court-circuit conditionnel, avec des courants de 10 000
à 200 000 A.
A notre connaissance, le décontacteur est la seule prise au
monde capable d’offrir une telle sécurité dans le cas d’une
fermeture accidentelle sur un court-circuit.
Endurance
La norme CEI/NF EN 60309-1 (prises de courant pour usages industriels) établit, dans les articles 20 et 21, les pouvoirs de coupure
minimum. Ces essais sont sanctionnés par un test d’échauffement
(article 22), qui ne doit pas excéder 50 K et un essai de rigidité
diélectrique. Le décontacteur surpasse de loin ces exigences
minimales.
Exigences de la CEI/EN 60309-1 § 20, 21, 22
Courant
nominal
10-29 A
30-59 A
60-99 A
100-199 A
200-250 A
Nombre de
manœuvres
50
+5 000
50
+1 000
20
Courant
d’essai
@ 1,25 In
@ In
@ 1,25 In
@ In
@ 1,25 In
+1 000
20
@ In
@ 1,25 In
+250
10
@ In
@ 1,25 In
+125
@ In
Echauffement
Tension
d’essai
@ 1,1 Un
@ Un
@ 1,1 Un
@ Un
@ 1,1 Un
@ Un
@ 1,1 Un
@ Un
@ 1,1 Un
@ Un
cos. ϕ
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,7
0,7
0,8
0,8
< 50 K
Le décontacteur surpasse de loin ces exigences minimales :
Performance du DECONTACTEUR™
Courant
nominal
10-20 A
21-40 A
41-70 A
71-125 A
126-250 A
Nombre de
manœuvres
50
+10 000
+1
50
+8 000
+1
50
+5 000
+1
50
+3 000
+1
50
+500
+1
Courant
d’essai
@ 4 In
@ In
@ 10 In
@ 3 In
@ In
@ 10 In
@ 2 In
@ In
@ 10 In
@ 1,5 In
@ In
@ 10 In
@ 1,25 In
@ In
@ 10 In
Echauffement
Tension
d’essai
@ 1,1 Un
@ Un
@ Un
@ 1,1 Un
@ Un
@ Un
@ 1,1 Un
@ Un
@ Un
@ 1,1 Un
@ Un
@ Un
@ 1,1 Un
@ Un
@ Un
cos. ϕ
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,7
0,7
0,7
0,8
0,8
0,8
< 50 K
Suivant la norme, une prise 125 A doit effectuer 250 opérations
de fermeture et de coupure en charge pour être conforme. Les
performances du décontacteur 150 A sont bien supérieures, et plus
proches des attentes réelles du marché.
Pour plus de détails sur les exigences des normes, voir :
NORMES APPLICABLES
18
UTILISATIONS
Coupure
AC-23 A
90 A 400 V
A
Les décontacteurs peuvent être utilisés de trois façons distinctes :
• En temps que prises de courant à dispositif intégré d’interruption
suivant la norme CEI/EN 60309-1 : prises de courant pour usages
industriels – règles générales,
• En temps qu’organes de coupure de catégorie d’emploi AC-22 A,
AC-23 A ou AC-3 suivant la norme CEI/EN 60947-3 : interrupteurs
et sectionneurs,
• En tant qu’appareils de raccordement sans pouvoir de coupure
(COC) tel que défini dans la norme CEI 61984 : connecteurs.
Pour plus de détails sur les exigences des normes, voir :
NORMES APPLICABLES
Utilisation comme prise de courant
En tant que prise de courant à coupure intégrée, le champ d’utilisation d’un décontacteur est limité :
• En courant, par son échauffement maximum admissible (< 50 K),
• En tension, par ses distances dans l’air et ses lignes de fuite,
• Par son pouvoir de coupure suivant la norme CEI/EN 60309-1.
Comme le courant coupé est une puissance (produit de la tension
par l’intensité), le pouvoir de coupure s’exprime par une courbe :
plus la tension s’accroit, plus le courant coupé diminue.
100
90 A 500 V
Limite d'échauffement
90
75 A 600 V
AC-22 A
AC-23 A
80
70
AC-22 A
63 A 690 V
Champ d'utilisation
du décontacteur DS6
suivant la norme CEI 60947-3
60
Coupure
AC-22 A
50
0
200
300
400
500
600
700
V
Utilisation comme connecteur (COC)
En tant que connecteur sans pouvoir de coupure, le champ d’utilisation d’un décontacteur est limité, en courant, par l’échauffement
maximum admissible, et en tension, par ses distances dans l’air
et ses lignes de fuite. Le décontacteur doit alors être verrouillé
mécaniquement pour éviter toute déconnexion intempestive.
Exemple du DS6
≤ 380-440 V
500 V
600 V
660-690 V
1 000 V
a.c./d.c.
a.c./d.c.
a.c./d.c.
a.c./d.c.
a.c./d.c.
90 A
90 A
90 A
90 A
90 A
A
100
90
80
70
Exemple du DS6
≤ 380-440 V
Champ d'utilisation du décontacteur DS6 en tant que
Connecteur sans Pouvoir de Coupure suivant la norme CEI 61984
60
500 V
600 V
660-690 V
1 000 V
a.c.
a.c.
a.c.
a.c.
a.c.
90 A
90 A
90 A
90 A
63 A
Limite de
tension d'emploi
50
0
400
500
600
700
800
900
1000
V
AUTRES CONTACTS EN BOUT
A
100
Certains appareils utilisent des constructions différentes de
contact en bout.
90 A 690 V
90
Limite de
coupure
80
70
63 A 1000 V
Champ d'utilisation
du décontacteur DS6
suivant la norme CEI 60309-1
60
Limite de
tension d'emploi
50
0
400
500
600
700
800
900
1000
V
Utilisation comme interrupteur
En tant qu’interrupteur, le champ d’utilisation d’un décontacteur
est limité par son pouvoir de coupure suivant la norme CEI/EN
60947-3.
Contacts de l’Interrupteur-Moteur Déconnectable DB
Pour la coupure fréquente de charges fortement inductives, il
convient d’utiliser un appareil de catégorie d’emploi AC-3.
L’Interrupteur-Moteur Déconnectable DB dispose de performance
d’interrupteur moteur AC-3 et peut régulièrement établir et couper
des charges fortement inductives. Ses chambres de coupure
sont équipés d’un dispositif de soufflage magnétique de l’arc
qui provoque l’augmentation de sa tension grâce à des lamelles
magnétiques en forme de V qui déstabilisent son point cathodique,
l’allongent et le découpent.
Exemple du DS6
Catégorie
d’emploi
≤ 380-440 V
500 V
600 V
660-690 V
a.c.
a.c.
a.c.
a.c.
a.c.
AC-22 A
90 A
90 A
75 A
63 A
AC-23 A
90 A
-
-
-
Les contacts des décontacteur-moteur DB disposent par conception d’un point cathodique (où l’arc se crée) qui est différent de
l’endroit où s’établit le contact permanent. Cela permet de réaliser
de nombreuses opérations de coupure en très forte surcharge sans
détérioration de la qualité de la continuité électrique.
19
1. Les contacts de la fiche et du
socle sont des broches ayant à
leur extrémité une pastille en
alliage d’argent.
2. Quand on introduit la fiche dans
le socle, le contact de la fiche
appuie sur un contact mobile,
équipé de contacts argent.
3. Quand on enfonce la fiche dans
son socle, le contact mobile pivote
autour d’une butée et bande le
ressort …
4. Jusqu’à ce que le contact
mobile échappe à la butée.
5. Sous l’effet de la pression du
ressort, le contact mobile bascule
alors pour venir prendre appui sur
le contact sous tension du socle.
C’est la fermeture indépendante
6. En position « marche » la fiche
se trouve maintenue en position
« I » par le système de retenue du
socle. Si on libère le système de
retenue (position « O »), la fiche
recule.
7. Sous l’effet de la pression du
ressort : le contact mobile bascule
et tire l’arc à travers les lamelles
de soufflage,
8. L’arc s’éteint. C’est l’ouverture
indépendante
20
Contacts du décontacteur antidéflagrant DX
Ces produits conjuguent en un même appareil une prise de courant
et un interrupteur antidéflagrant de catégorie d’utilisation AC-22 A
suivant la norme CEI 60947-3. Les interrupteurs, un par phase, sont
activés par la rotation de la fiche dans le socle.
1. En l’absence de fiche, les contacts actifs de l’interrupteur du
socle sont totalement inaccessibles dans une enveloppe antidéflagrante (IPX4 suivant la norme CEI/EN 60529).
4. La rotation inverse de la fiche provoque l’ouverture brusque des
contacts des interrupteurs. La fiche peut alors être libérée après
retour à sa position de repos.
Bloc isolant socle en position
de repos : Vue en coupe de
l’enveloppe antidéflagrante
2. Lorsque la fiche est introduite dans le socle, les contacts en
bout en Argent-Nickel du socle et de la fiche se ferment hors
tension. Pour éviter des usinages coûteux compte tenu du
diamètre important des appareils et des faibles tolérances
imposées, le joint antidéflagrant est réalisé entre le diamètre
extérieur des contacts de la fiche, et des chemises métalliques
placées à l’intérieur du bloc isolant du socle. L’emboîtement de
ces deux cylindres réalise une enceinte antidéflagrante ‘d’.
Rotation inverse de la fiche: Ouverture brusque de l’interrupteur
Retour à la position de repos – fiche engagée
Contacts des connecteurs unipolaires SP et SPeX
Destiné aux courants forts (jusqu’à 700 A), les contacts du SP et
SPeX sont constitués :
• Côté fiche, d’un anneau d’argent nickel assemblé à l’extrémité
tubulaire usinée dans un contact massif. L’arrièredu contact
reçoit une cosse filetée à souder ou à sertir.
Contact de fiche engagé :
Déverrouillage de la rotation
du bloc.
Maintien du joint antidéflagrant.
3. La rotation de la fiche assure la fermeture brusque d’un
deuxième jeu de contacts en argent-nickel à l’intérieur de
l’enceinte, qui met l’ensemble sous tension.
• Côté socle, d’une plaquette d’argent assemblée sur une lame
flexible usinée à l’avant d’un contact massif. Cette lame est
montée sur un piston à ressort. L’arrière du contact reçoit une
cosse filetée à souder ou à sertir.
Rotation de la fiche: Armement du
ressort de l’interrupteur
Fermeture brusque de
l’interrupteur
Cette construction procure les avantages suivants :
• La fiche n’est pas orientée et peut être raccordée au socle, dans
l’axe du socle, sous n’importe quel angle, évitant ainsi d’avoir à
tourner le câble sur lui-même,
• L’accès au contact de socle est limité au tube support du contact
de fiche, ce qui procure une protection au doigt de contact IP2X.
21
Vis de câblage fiche
Isolant fiche
Contact de fiche
Rivets bombés en
argent des contacts de
socle et de fiche
Ressort
de contact
Lames flexibles
de raccordement
électrique, serties
aux 2 extrémités
Isolant socle
Ce contact n’est pas apte à l’établissement et à la coupure du courant et les connecteurs SP et SPeX sont équipés d’un microswitch
destiné à un verrouillage électromécanique.
Contacts des prises forte puissance PF
Destinées aux courants forts (jusqu’à 600 A) les prises PF utilisent
des contacts latéraux dont la fermeture est réalisée par la rotation
de la fiche dans le socle, ce qui confère une très grande facilité
dans les manoeuvres de connexion et de déconnexion.
Cette rotation, assure simultanément la compression du joint
d’étanchéité IP66/IP67 entre le socle et la fiche.
Après rotation complète, une came de manoeuvre indépendante
assure le verrouillage mécanique de la fiche et la fermeture des
contacts pilotes.
Contact de socle
Vis de câblage socle
Après positionnement de la fiche dans le socle, les contacts sont
fermés par rotation de la fiche :
Vue de dessus :
État des contacts après
positionnement de la fiche dans
le socle
Lors de la rotation de la fiche ses
contacts viennent comprimer les
ressorts de contact du socle
Fermeture des contacts après
rotation complète de la fiche
Ces contacts ne sont pas aptes à l’établissement et à coupure du
courant et les prises PF sont équipées de contacts pilotes destinés
à un verrouillage électrique.
22
CARACTERISTIQUES MECANIQUES
Qualité des matériaux
Les décontacteurs utilisent des matériaux très techniques,
résistant à la majorité des agents chimiques avec d’excellentes
performances mécaniques dans une large plage de température.
Leur résistance aux chocs va de IK08 à IK10 suivant la norme
CEI 62262.
Compte tenu de la diversité des agents corrosifs, il convient de
vérifier l’adéquation d’un appareil en soumettant un échantillon
aux conditions particulières des environnements très agressifs.
De façon générale, la plage de température d’utilisation des
décontacteurs est de -40 °C à +60 °C. Certains appareils ont été
conçus pour fonctionner à de hautes températures :
• jusqu’à 185 °C ou 240 °C en permanence (prises d’alimentation
de fours),
• jusqu’à 400 °C pendant 2 heures (prises d’alimentation d’extracteurs de fumées dans les tunnels),
• jusqu’à 950 °C pendant 15 mn (coffrets résistants au feu pour
l’alimentation d’éclairage dans les tunnels).
Fonctionnement
La manoeuvre de connexion s’effectue en quatre temps :
1. Ouverture du couvercle
2. Alignement des repères (points rouges) et introduction de la
fiche
3. Rotation de la fiche (position de repos)
4. Connexion (accrochage du crochet)
Pour réaliser rapidement la coupure en charge de l’appareil
alimenté, le décontacteur est équipé d’un unique bouton de
déclenchement, solidaire du crochet de retenue. Le socle doit être
installé de façon à ce que ce bouton soit facilement accessible.
La manoeuvre de déconnexion s’effectue en deux temps :
1. pression sur le bouton du crochet, qui permet à la fiche de
reculer et coupe le courant,
2. retrait de la fiche par rotation.
Coupure visible
La sécurité exige que le sectionnement soit visible lors de travaux
de maintenance ou de réparation d’un équipement. Contrairement
aux sectionneurs, interrupteurs ou disjoncteurs avec lesquels un
contact peut avoir été soudé accidentellement, une fiche consignée
hors de son socle constitue un moyen sûr et visible de sectionnement.
Un trou peut être percé dans le guide de la fiche ou du socle de
connecteur afin de recevoir un cadenas ou une pince de consignation, ce qui interdit toute alimentation de cette fiche ou de ce socle
de connecteur.
Protection des parties actives
La construction du décontacteur
est telle qu’en dehors du contact de
terre sur lequel des vérifications périodiques peuvent être nécessaires,
aucun contact n’est accessible.
Un disque de sécurité verrouillé à
l’avant du socle dissimule les parties
actives et ne peut être déverrouillé
que par une fiche appropriée.
Lors du retrait de la fiche, le disque de sécurité se verrouille
automatiquement. Lorsqu’une prise à broches et alvéoles est verrouillée par un interrupteur, les contacts du socle sont hors tension
lors du retrait de la fiche mais ne sont pas protégées contre les
pénétrations de poussière ou d’humidité.
Pour extraire la fiche, l’interrupteur ne peut normalement se trouver qu’en position « arrêt ». Cela suppose qu’aucun des contacts de
l’interrupteur n’est soudé et que le système de verrouillage n’est
pas défectueux.
23
Étanchéité automatique
La plupart des fabricants proposent une gamme IP66/IP67. Les prises à broches et alvéoles selon la norme NF EN 60309-2 sont équipées
d’une bague filetée côté fiche, qui se visse sur le corps de socle après que la fiche ait été totalement accouplée. Les couvercles de socle sont
également équipés d’une telle bague. Lorsque des manoeuvres d’accouplement sont exécutées quotidiennement, il est inévitable que tôt ou
tard, quelles que soient les instructions ou la formation dispensée, les bagues ne soient pas correctement vissées.
Avec le décontacteur l’étanchéité est automatiquement obtenue
dès que la fiche est connectée au socle ou lorsque le couvercle de
socle est fermé, sans qu’il soit nécessaire d’effectuer aucune autre
manoeuvre supplémentaire. L’étanchéité est ainsi toujours assurée.
Détrompage
Dans les seuls domaines de la basse et très basse tension, il
existe 17 tensions différentes dans le monde qui nécessitent 17
configurations de produits non inter-mariables. De plus, pour une
tension donnée, il peut être nécessaire de détromper des réseaux
différents.
Les prises à broches et alvéoles à configuration harmonisée ne
permettent pas de tels détrompages. Ils ne distinguent pas non
plus les produits 50 Hz et 60 Hz ou les prises très basse tension
pour courant alternatif et pour courant continu.
Le décontacteur offre un grand nombre de positions de détrompages, tant pour les tensions standard que pour les utilisations
spécifiques, toutes réalisées à partir de pièces communes. Les
isolants des socles et des fiches peuvent être montés dans leurs
enveloppes respectives dans différentes positions angulaires.
Un socle et une fiche ne peuvent être accouplés que s’ils sont
dans la même position angulaire de détrompage ou qu’ils ont des
configurations électriques compatibles.
24
Socle
(disque de sécurité ouvert)
Tension assignée
Postition 01
220-250 / 380-440 V
50 Hz
220 - 250 V
380 - 440 V
Postition 05
Libre
Postition 07
110-125 / 220-250 V
60 Hz
220 - 250 V
Postition 11
115-127/200-220 V
400 Hz
115 - 127 V
200 - 220 V
Postition 16
120-127 / 208-220 V
60 Hz
115 - 127 V
200 - 220 V
Postition 19
380-440 / 660-690 V
50 Hz
380 - 440 V
660 - 690 V
Postition 21
Libre
Postition 22
577 / 1000 V
50 Hz
1000 V
Fiche
25
Bien que des fiches et socles non compatibles électriquement ne
puissent pas se connecter, le codage couleur des appareils suivant
leur tension d’emploi est le moyen le plus commode pour identifier
visuellement et rapidement quelle fiche peut s’accoupler avec quel
socle. Comme le décontacteur s’adapte à n’importe quelle tension
en utilisant les mêmes pièces de base, son enveloppe ne peut pas
être codée par couleur.
Le codage est donc réalisé par des bagues de couleur.
Ces bagues assurent également la fonction d’étanchéité à l’interface entre les socles de prises ou socles de connecteur et leur
accessoire : poignée, boîtier ou manchon incliné.
Ces bagues sont disponibles dans
toutes les couleurs normalisées.
(Jaune = 110-130 V)
Flexibilité
Les socles de prise et de connecteur d’un appareil ont les mêmes
entraxes de fixation. Ils utilisent les mêmes accessoires : poignée,
manchon incliné et boîtier mural.
Socle
(femelle)
+
Boîtier mural
=
Socle mural
+
Manchon incliné
=
Socle de tableau
incliné
+
Poignée
=
Prise mobile
+
Boîtier mural
=
Connecteur mural
+
Manchon incliné
=
Connecteur de
tableau incliné
+
Poignée
=
Fiche
Connecteur
(mâle)
Configurations de contact
Dans un calibre d’appareil donné, les prises de courant ne sont pas
seulement détrompées suivant leur tension d’emploi, mais aussi
par leur polarité (ou configuration de contact).
Les configurations de contact vont du simple bipolaire pour la TBT
(Très Basse Tension, < 50 V) jusqu’au triphasé + neutre + terre des
réseaux industriels.
Il ne doit pas être possible de brancher une fiche 3P+N+T dans un
socle 3P+T. A l’inverse il est très pratique de pouvoir brancher une
fiche 3P+T dans un socle 3P+N+T.
Cette faculté n’existe pas pour les prises à broches et alvéoles à
configurations harmonisées.
Implantation des contacts
Le contact de Terre du décontacteur est toujours au centre de
l’isolant : sa position ne varie pas quelle que soit la tension
assignée (quelle que soit la position angulaire du bloc isolant dans
son enveloppe).
Pour une tension donnée, les contacts ont une position bien
déterminée qui reste la même quelle que soit la
configuration de contacts de la prise.
Par exemple, dans la position angulaire 01 attribuée au réseau 400 V
50 Hz :
• Le contact de terre est au centre,
• Le neutre, s’il existe, est toujours à 6 h,
• La phase 1 à 9 h,
• La phase 2 à 12 h,
• La phase 3 à 4 h.
2
T
1
15°
3
N
Même si un décontacteur est
configuré avec moins de 5
contacts (tri + terre, par exemple)
les contacts présents sont dans
la même position que celle qu’ils
occuperaient en configuration 5
contacts.
26
Dans un réseau de distribution tri + neutre + terre 400 V, une
tension simple de 230 V est présente entre chaque phase et le
neutre.
230 V
400 V
230 V
400 V
Grâce sa construction particulière, un socle triphasé +
neutre 230/400 V peut recevoir 4 fiches différentes qui sont
électriquement compatibles :
• Fiche 400 V 3P+N+T
• Fiche 400 V 3P+T
• Fiche 400 V 2P+T
• Fiche 230 V 1P+N+T
Socle 3P+N+T
230/400 V
2
T
15°
1
3
N
Fiches
2
2
T
1
Le fait d’avoir deux tensions
délivrées par un même socle
permet de réduire de façon
significative le nombre de socles
installés.
T
1
2
T
T
1
1
3
N
Fiche 2P+T
400 V
Fiche 1P+N+T
230 V
3
N
Fiche 3P+T
400 V
Fiche 3P+N+T
400 V
27
28
Des directives et des normes particulières s’appliquent lorsque des substances
sous forme de gaz, de vapeurs ou de poussières sont susceptibles d’être
présentes dans l’atmosphère et risquent de donner lieu à une explosion.
Les prises de courant destinées à fonctionner dans ces atmosphères doivent
avoir obtenu d’un organisme habilité un certificat de conformité à ces normes,
assurant qu’elles ne peuvent en aucun cas provoquer l’inflammation ou
l’explosion de l’atmosphère environnante.
NORMES
• CEI/EN 60079-0 : matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses - Partie 0 : règles générales
• CEI/EN 60079-1 : matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses - Partie 1 : enveloppes antidéflagrantes “d’’.
• CEI/EN 60079-7 : atmosphères explosives - Partie 7 : protection
de l’équipement par sécurité augmentée “e”
• CEI/EN 61241-0 : matériels électriques pour utilisation en
présence de poussières combustibles - Partie 0 : exigences
générales
• CEI/EN 61241-1 : matériels électriques pour utilisation en
présence de poussières combustibles - Partie 1 : protection par
enveloppes “tD”
• CEI/EN 60079-31 : atmosphères explosives - Partie 31 :
protection du matériel contre l’inflammation des poussières par
enveloppe “t”.
Les appareils conformes à ces normes sont identifiés par le
et le marquage ‘Ex’.
symbole
DIRECTIVES
En Europe, deux directives traitent du matériel antidéflagrant :
Directive ATEX 94/9/CE (ATmosphères EXplosives)
Depuis le 1er juillet 2003, les constructeurs ne peuvent plus
mettre sur le marché que des appareils électriques antidéflagrants
conformes à la directive 94/9/CE. Cette directive fixe des exigences
essentielles de sécurité et impose une classification des appareils
en catégories, en fonction de leur niveau de protection. Une
distinction est désormais faite selon la nature de l’atmosphère
explosible : gaz ou poussière.
Cette directive requiert :
• pour les produits : une attestation de type, une déclaration de
,
conformité et une notice permettant d’apposer le marquage
• pour les fabricants : un système s’assurance qualité audité
annuellement par un organisme notifié et la désignation d’une
personne autorisée : le responsable ATEX.
Directive 1999/92/CE
Depuis le 1er juillet 2003, cette directive impose aux utilisateurs :
• d’évaluer les risques d’explosions sur leur site, de classer les
zones et de mettre en œuvre des prescriptions minimales pour
garantir la sécurité des travailleurs,
• de n’acheter que des produits conformes à la directive ATEX
94/9/CE pour les nouvelles installations et les extensions des
installations existantes.
Les produits conçus selon les normes harmonisées citées plus
haut sont présumés conformes aux exigences essentielles de
sécurité et de santé de la directive ATEX 94/9/CE.
MODES DE PROTECTION
En fonction des appareils considérés, il existe différentes méthodes
de protection destinées à éliminer les risques d’explosion :
sécurité augmentée ‘e’, surpression interne ‘p’, immersion dans
l’huile ‘o’, enveloppe antidéflagrante ‘d’, remplissage pulvérulent
‘q’, encapsulation ‘m’, etc.
Quels que soient le ou les modes de protection mis en œuvre, les
appareils électriques destinés à fonctionner dans des ambiances
déflagrantes doivent :
• prévenir la formation d’un arc pouvant enflammer l’atmosphère
environnante,
• résister aux chocs, avec des exigences supérieures à celles
imposées aux appareils industriels classiques,
• ne pas pouvoir accumuler des charges électrostatiques susceptibles de générer une étincelle,
• avoir, en fonctionnement, dans une plage de température
ambiante comprise au moins entre -20 °C et +40 °C, une température de surface inférieure à la température d’auto inflammation
de l’atmosphère environnante considérée ou de la couche de
poussière susceptible de s’accumuler sur l’appareil.
Modes de protection des prises de courant
Les prises de courant à coupure intégrée sont constituées de deux
parties distinctes qui mettent en œuvre deux modes de protection
différents :
• une partie où se trouvent les pièces de contact qui servent à
établir et à couper le courant et où des arcs se produisent en
29
usage normal : cette partie est protégée par une enveloppe antidéflagrante ‘d’, de façon à contenir cet arc, à résister aux effets
de la surpression interne causée par une explosion et de laminer
la flamme de cette explosion afin qu’elle ne puisse se propager à
l’atmosphère environnante,
• une partie où il n’y a ni arc ni étincelle, où les conducteurs sont
raccordés aux bornes de l’appareil. Cette partie utilise le mode
de protection à sécurité augmentée ‘e’, de façon à éviter toute
défaillance.
Les prises de courant sans coupure utilisent le seul mode de protection à sécurité augmentée ‘e’. Elles sont munies d’un dispositif
de verrouillage et de marquages d’alerte afin de prévenir toute
déconnexion accidentelle en charge.
Enveloppe antidéflagrante ‘d’
La chambre à arc qui contient les contacts qui établissent et
coupent le courant doit constituer une enveloppe antidéflagrante
résistant à une éventuelle explosion interne d’une atmosphère
déflagrante. La norme CEI/EN 60079-1 définit les caractéristiques
de cette enveloppe antidéflagrante dite ‘d’ qui doit :
• Résister à la pression d’une explosion,
• Permettre à cette surpression de s’échapper au travers
d’interstices d’une épaisseur et d’une longueur calibrées afin
que la flamme soit laminée et ne puisse atteindre l’extérieur de
l’enveloppe.
Sécurité augmentée ‘e’
Les exigences coûteuses du mode de protection ‘d’ ne sont pas
nécessaires pour les parties du socle et de la fiche où se raccordent les câbles et les conducteurs ainsi que pour les appareils
qui ne sont pas susceptibles de provoquer une étincelle. Des
précautions particulières, appelées ‘sécurité augmentée’, doivent
cependant être prises afin de :
• assurer un amarrage parfait des câbles au niveau de leur entrée
dans les enveloppes,
• ne pas endommager les conducteurs lors du serrage et rendre
impossible le desserrage des bornes de raccordement sous
l’effet des chocs, des vibrations, des cycles thermiques ou du
fluage des conducteurs,
• éviter tout risque de court-circuit, en définissant des lignes de
fuite et des distances dans l’air supérieures à celles imposées
aux prises industrielles classiques.
Les prises de courant qui combinent une enveloppe antidéflagrante ‘d’ pour les contacts de coupure la protection par sécurité
augmentée ‘e’ pour le raccordement des câbles et conducteurs
sont identifiées par le symbole
Ex de.
DXN : une languette imperdable
pénètre à l’intérieur de la borne
à blocage élastique et s’intercale
entre la vis de serrage et les brins
du conducteurs afin de ne pas les
endommager.
Les prises de courant qui utilisent le seul mode de protection par
Ex e.
sécurité augmentée sont identifiées par le symbole
Mode de protection tD contre les poussières
Ces interstices expérimentaux maximum de sécurité (IEMS) sont
communément appelés ‘joints antidéflagrants’ ou ‘joints ADF’ et
sont déterminés en fonction du ou des gaz considérés et du volume
interne de l’enveloppe.
Blocs isolants et contacts socle et fiche du DXN1 : les différents joints
antidéflagrants (en rouge) assurent le laminage de la flamme et l’expulsion
des gaz brûlés en cas d’explosion à l’apparition de l’arc lors de la coupure
en charge.
Exemple : dans un environnement contenant de l’acétylène, une enveloppe
antidéflagrante d’un volume inférieur à 100 cm3 doit avoir un joint antidéflagrant d’au moins 6 mm et un interstice maximum de 0,1 mm.
Les appareils destinés à fonctionner dans des atmosphères explosives dues à la présence de poussières combustibles accumulées
ou en suspension doivent être protégés contre la pénétration de
ces poussières.
30
Ils doivent porter la mention de leur température maximale de
surface, dans une température ambiante (Ta) maximale spécifiée,
en tenant compte de la couche de poussière susceptible de
s’accumuler sur l’appareil. Ce mode de protection par enveloppe
étanche est indiqué par le symbole tD A21 (anciennement DIP :
Dust Ignition Proof) complété par le degré d’IP.
Exemple de marquage : Ex tD A21 IP6X T66 °C
-40 °C ≤ Ta ≤ +60 °C.
GROUPES D’APPAREILS
Les appareils sont classés, suivant le volume interne de leur
enveloppe et des dimensions de leurs joints antidéflagrants
(appelés interstices expérimentaux maximaux de sécurité IEMS),
en groupes I, IIA, IIB et IIC auxquels correspondent des groupes de
produits chimiques.
• les appareils du Groupe I sont destinés aux mines grisouteuses
(méthane naturel).
• les appareils du Groupe II sont destinés aux atmosphères
explosives gazeuses de surface.
• le groupe II est subdivisé en IIA, IIB et IIC correspondant à des
interstices maximaux de plus en plus réduits, en fonction du
pouvoir de déflagration des gaz et des vapeurs, de telle sorte
qu’un appareil IIC est également IIA et IIB ; un appareil IIB est
également IIA.
- Groupe IIA : appareils destinés aux environnements
contenant les substances les moins déflagrantes :
méthane industriel, propane, butane, benzène,
toluène, kérosène, gasoil, éthanol, acétone …
- Groupe IIB : éthylène, acrylate de méthyle, cyclopropane …
- Groupe IIC : appareils destinés aux environnements
contenant les substances les plus déflagrantes :
hydrogène, acétylène, nitrite d’éthyle …
Le marquage des appareils ‘de’ (DXN, DX, PX) est complété par
l’indication de leur groupe en fonction de leur joint antidéflagrant
et du volume interne de leur enveloppe. Exemple : Ex de IIC.
Le marquage des appareils à sécurité augmentée ‘e’ seule (PXN
12C, DXN 37C, SPeX) est complété par la seule indication du groupe
II puisqu’ils sont dépourvus d’un joint antidéflagrant qui détermine
les sous-groupes. Exemple : Ex e II. Ils peuvent être utilisés indifféremment en présence de tous les gaz (à l’exclusion du méthane
naturel pour lequel des appareils du groupe I doivent être utilisés).
Catégories d’appareils et zones déflagrantes
Il existe trois catégories d’appareils correspondant à six zones
déflagrantes, gaz ou poussières :
• les appareils de catégorie 1, pour Zone 0 (gaz) et/ou 20
(poussière), sont destinés aux emplacements où une atmosphère
explosible est présente en permanence. Ces zones ne peuvent
pas être équipées de prises de courant.
(poussière), sont destinés aux emplacements où un mélange
explosible est susceptible de se former en usage normal. Cette
.
zone peut être équipée de prises de courant
(poussière), sont destinés aux emplacements où un mélange
explosible ne peut apparaître que de façon accidentelle en cas
de mauvais fonctionnement de l’installation. Cette zone peut
.
également être équipée de prises de courant
Compte tenu du classement décroissant du risque, un appareil
de catégorie 1 est aussi utilisable dans les zones qui requièrent
des appareils de catégories 2 ou 3 un appareil de catégorie 2 peut
aussi être utilisé dans les zones qui requièrent des appareils de
catégorie 3.
Le marquage des appareils est complété par une indication de la
ou des zones et de leur agrément : gaz seuls (G), poussières seules
(D) ou gaz et poussières (G D).
Exemple : 2G = zones 1 et 2
3D = zone 22
2G D = zones 1, 2, 21 et 22
CATEGORIES
D’APPAREILS Selon la
Directive 94/9/CE
ZONES
Gaz, vapeur ou
brouillard
inflammables
Nuage de
poussières
combustibles
Catégorie 1 : Présence
permanente ou fréquente
Zone 0
Pas de prise de
courant
Zone 20
Pas de prise
de courant
occasionnelle (normale)
Zone 1 Prises
de courant 2G
ou 2G D
Zone 21 Prises
de courant 2D
ou 2G D
irrégulière et de courte durée
(anormale)
Zone 2 Prises
de courant 3G
ou 3G D
Zone 22 Prises
de courant 3D
ou 3G D
Un appareil Ex II2 G D est utilisable dans les zones 1, 2, 21 et 22
Classes de température ‘Gaz’
Tous les gaz et les vapeurs combustibles ont une température
d’auto inflammation spécifique. Les appareils doivent donc porter
la mention de leur température maximale de surface, dans une
température ambiante (Ta) maximale spécifiée, avec une marge
de sécurité. L’indication de la température maximale de surface
est indiquée par la lettre ‘T’ suivie d’un nombre de 1 à 6, en ordre
décroissant de température :
Categorie
Température maximale de surface
T6
≤ à 85 °C*
T5
≤ à 100 °C
T4
≤ à 135 °C
T3
≤ à 200 °C
T2
≤ à 300 °C
T1
< à 450 °C
* Par exemple, un classement T6 à 40 °C correspond à 40 K
d’échauffement maximal + 5 K de marge de sécurité, dans une
température ambiante de 40 °C. La température maximale de
surface du matériel doit être inférieure à la température d’autoinflammation du gaz présent dans la zone dangereuse.
31
Marquage de la température ‘Poussières’
Les poussières combustibles ont toutes une température d’auto inflammation spécifique.
Les appareils électriques doivent donc porter la mention de leur température maximale de surface dans une température ambiante (Ta) maximale spécifiée. Cette température maximale de surface tient compte de la couche de poussière susceptible de s’accumuler sur l’appareil.
L’indication de la température maximale de surface est symbolisée par la lettre ‘T’ suivie de l’indication de la température en clair afin de la
distinguer de la température de surface ‘gaz’, exemple : T107 °C.
Exemple de marquage d’un DXN1
Site de production homologué
MARECHAL ELECTRIC MAROMME
II2 G D
Ex de IIC
tD A21
-40 °C ≤ Ta ≤ +60 °C
T5
-40 °C ≤ Ta ≤ +40 °C
T6 T70 °C
+60°C
+140°F
-40°C
-140°F
T90 °C
IECEx LCI 09.0005X / LCIE 99 ATEX 6027 X
Matériel destiné aux atmosphères explosibles
T5/T6
Classe de température de surface Gaz
T6 : ≤ 85 °C pour une T° ambiante entre -40 et + 40 °C
T5 : ≤ 100 °C pour une T° ambiante entre -40 et + 60 °C
II
Appareil du groupe II = utilisations de surface
T °C
Classe de température de surface Poussière
T70 °C : T° de surface ≤ 70 °C avec T° ambiante -40 et +40 °C
T90 °C : T° de surface ≤ 90 °C avec T° ambiante -40 et +60 °C
2
Appareil de catégorie 2 = pour zones 1 et/ou 21
LCIE 99 ATEX Numéro de certificat ATEX délivré par l’organisme notifié
6027 X
(LCIE-Véritas)
GD
Nature de l’atmosphère :
G = gaz et D = poussière
IECEX LCI
09.0005 X
Numéro de certificat de conformité aux normes CEI, (schéma
de certification IECEX)
Ex
Protection contre les explosions
Normes poussières : CEI EN 60079-31, CEI EN 61241-0 et -1
Normes gaz : CEI EN 60079-0, -1 et -7
X
Indication de condition(s) d’emploi particulière(s), le cas
échéant
de
Mode de protection combiné d & e
d : enveloppe antidéflagrante (CEI EN 60079-0 et -1)
e : sécurité augmentée (CEI EN 60079-0 et -7)
IIC
Appareil du groupe IIC :
(Hydrogène, acétylène, nitrite d’éthyle)
tD
Mode de protection contre la poussière :
tD = protection par enveloppe
A21 Essai d’IP pour zone 21 : IP6X
Ces marquages sont complétés par les indications suivantes (exemple d’un DXN3) :
Type - Référence
DXN3
Configuration de contact - circuit principal
Tension assignée d’emploi
Courant nominal
3P+N+T
Ue 400 V 50Hz
Ie 32A
Marquage CE = conformité aux directives
Européennes - Identification de l’organisme notifié
(0081 = LCIE-Véritas)
2534017972
0081
+2AUX.
550V
5A
IP66/IP67
19/11
Configuration de contact du circuit
secondaire (le cas échéant)
Degré d’IP
Semaine/année de fabrication
32
Classements
DXN1
20 A - 550 V - IP66/IP67
DXN3
32 A - 750 V - IP66/IP67
DXN3 + 2aux
32 A - 550 V - IP66/IP67
DXN6
63 A - 750 V - IP66/IP67
DXN6 + 2aux
63 A - 550 V - IP66/IP67
II2 G D
Ex de IIC
-40 °C ≤ Ta ≤ +60 °C
T5
-40 °C ≤ Ta ≤ +40 °C
T6
tD A21
T90 °C
T70 °C
II2 G D
Ex de IIC
-40 °C ≤ Ta ≤ +60 °C
T5
-40 °C ≤ Ta ≤ +40 °C
T6
tD A21
T77 °C
T57 °C
DXN25C
10 A - 440 V- IP66/IP67
PXN12C
10 A - 220 V- IP65/IP66
B2X
750 V- IP66/IP67
II2 G D
Ex de IIC
-40 °C ≤ Ta ≤ +60 °C
T4
-40 °C ≤ Ta ≤ +40 °C
T5
tD A21
T107 °C
T87 °C
II2 G D
Ex e II
-40 °C ≤ Ta ≤ +60 °C
-40 °C ≤ Ta ≤ +40 °C
T5
T6
tD A21
T71 °C
T51 °C
II2 G D
Ex e II
-40 °C ≤ Ta ≤ +55 °C
T5
tD A21
T69 °C
Box fitted with terminals only :
II2 G D
Ex e II
-40 °C ≤ Ta ≤ +60 °C
T6
tD A21
T85 °C
Box fitted with terminals + DXN :
PX1
20 A - 420 V- IP65
II2 G D
Ex de IIC
-40 °C ≤ Ta ≤ +60 °C
T5
-40 °C ≤ Ta ≤ +50 °C
T6
tD A21
T88 °C
T78 °C
MXBS
63 A - 750 V- IP66
DX1
20 A - 750 V- IP65
DX3
32 A - 750 V- IP65
II2 G D
Ex de IIC
-25 °C ≤ Ta ≤ +60 °C
T5
-25 °C ≤ Ta ≤ +50 °C
T6
tD A21
T84 °C
T74 °C
DX6
63 A - 750 V- IP65
DX9
125 A - 750 V- IP65
II2 G D
Ex de IIC
-40 °C ≤ Ta ≤ +60 °C
T5
-40 °C ≤ Ta ≤ +50 °C
T6
tD A21
T90 °C
T80 °C
DX2
200 A - 750 V- IP65
II2 G D
Ex de IIC
-40 °C ≤ Ta ≤ +60 °C
T3
tD A21
T91 °C
SPeX
680 A - 1000 V- IP65/IP66
II2 G D
Ex e II
tD A21
(See certificate for further markings)
DXN37C
10 A - 220 V- IP66/IP67
II2 G D
Ex e II
-40 °C ≤ Ta ≤ +60 °C
II2 G D
Ex e II
-40 °C ≤ Ta ≤ +55 °C
-40 °C ≤ Ta ≤ +40 °C
T5
T6
tD A21
T76 °C
T56 °C
T4
tD A21
T130 °C
TYPE MXBS
II2 G D
Ex e II
tD A21
-40 °C ≤ Ta ≤ +40 °C
T6 to T1*
-40 °C ≤ Ta ≤ +55 °C
T5 to T1*
-40 °C ≤ Ta ≤ +60 °C
T4 to T1*
IECEx LCI 11.0042 / LCIE 11 ATEX 3047
* Depending on the inside components and socket mix
(consult us)
MXBJ
350 A - 750 V- IP66
TYPE MXBS
II2 G D
Ex e II
tD A21
-55 °C ≤ Ta ≤ +40 °C
T6 T60 °C
-55 °C ≤ Ta ≤ +55 °C
T5 T75 °C
-55 °C ≤ Ta ≤ +60 °C
T4 T80 °C
IECEx LCI 11.0026 / LCIE 11 ATEX 3028
33
PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT
Connecteur unipolaire à sécurité augmentée SPeX
(jusqu’à 680 A).
Par conception, le SPeX ne risque pas d’être séparé sous tension
grâce à l’utilisation d’un microswitch de pilotage antidéflagrant à
sécurité positive.
Pour le fonctionnement du contact du connecteur unipolaire à
sécurité augmentée SPeX, voir le chapitre :
Prises antidéflagrantes métalliques PX (10 – 20 A)
Les prises PX utilisent des contacts en bout en argent nickel
identiques à ceux des décontacteurs. En l’absence de fiche, les
contacts actifs du socle sont protégés par un disque de sécurité
verrouillé.
Dès que la fiche est insérée dans le socle comme une ampoule à
baïonnette, elle est en position de repos et forme avec ce dernier
une enveloppe antidéflagrante. Le joint antidéflagrant est réalisé
entre le diamètre intérieur de la fiche et le bloc isolant support de
contact du socle.
Le circuit est établi en insérant la fiche à fond dans le socle
jusqu’à ce qu’elle soit retenue par le crochet. Une pression sur
le bouton du crochet de retenue permet de mettre la fiche en
position de repos, courant coupé. Dans cette position, la fiche
(hors tension) peut être soit reconnectée, soit retirée du socle par
rotation. Cette rotation entraîne le disque de sécurité qui protège
les contacts du socle. Le couvercle doit alors être fermé et peut
être verrouillé au moyen de la vis triangulaire qui équipe le crochet
de fermeture.
Décontacteurs DX antidéflagrants métalliques
(jusqu’à 200 A)
Pour éviter des usinages coûteux compte tenu du diamètre
important des appareils et des faibles tolérances imposées, le joint
antidéflagrant (en rouge) est réalisé entre le diamètre extérieur des
contacts en bout de la fiche et du socle, et des chemises métalliques placées à l’intérieur du bloc isolant du socle. L’emboîtement
de ces cylindres réalise un joint antidéflagrant.
Ces appareils conjuguent en un même appareil une prise de
courant et un interrupteur de catégorie d’utilisation AC-22A suivant
la norme CEI/NF-EN 60947-3. Les interrupteurs, un par phase, sont
activés dans une enveloppe antidéflagrante par la rotation de la
fiche dans le socle.
Pour plus de détails sur le fonctionnement des contacts du DX, voir
le chapitre :
En l’absence de fiche, les contacts sous tension de l’interrupteur
du socle sont totalement inaccessibles (IPX4 suivant la norme CEI/
EN 60529).
Le détrompage entre les différentes tensions d’un même calibre
est assuré par l’usinage de zones prédécoupées dans l’isolant
socle et le montage de pions dans l’isolant fiche aux emplacements correspondants.
Décontacteurs DXN antidéflagrants en matériau isolant
(de 20 à 63 A)
Réalisés en matériau antistatique auto-extinguible, ces décontacteurs ont une exceptionnelle résistance aux chocs et aux agents
chimiques.
Les décontacteurs DXN combinent une enveloppe antidéflagrante
‘d’, au niveau des contacts et des chambres de coupure, et la sécurité augmentée ‘e’ au niveau des compartiments de raccordement
des câbles et conducteurs.
Dès que la fiche est insérée dans le socle comme une ampoule à
baïonnette, elle est en position de repos et forme avec ce dernier
une enveloppe antidéflagrante. La fiche peut alors être enclenchée
en charge. C’est seulement à partir de la position de repos que la
fiche, hors tension, peut être retirée par rotation. A l’instar des
DSN, l’étanchéité IP66/IP67 des DXN est réalisée automatiquement
dès que les contacts sont fermés, ou que le couvercle du socle
est engagé dans son crochet de retenue, sans aucune manoeuvre
supplémentaire.
34
Socle seul : Le disque de sécurité
du socle rend inaccessibles les
pièces sous tension.
Socle avec fiche en position de
repos : Après engagement et
rotation de la fiche dans le socle,
l’engagement des contacts mâles
dans le disque de sécurité réalise
des joints anti déflagrants.
Socle avec fiche en position
enclenchée. Les contacts se
ferment dans des enceintes
antidéflagrantes. Réalisation
automatique de l’étanchéité
IP66/IP67.
Très proches dans leur conception des appareils de la gamme
industrielle DSN, le joint antidéflagrant à l’interface du socle et
de la fiche est réalisé entre le diamètre extérieur des contacts de
fiche et les orifices du disque de sécurité du socle. Côté socle des
joints antidéflagrants sont réalisés entre le disque de sécurité et
l’isolant support de contacts, ainsi qu’entre les contacts et leur
bloc isolant.
Comme dans les décontacteurs industriels, les mêmes contacts
sont utilisés à la fois pour le passage et la coupure du courant.
Les appareils sont donc extrêmement compacts et se prêtent
particulièrement à une utilisation en prolongateur.
35
36
NORMES ET DIRECTIVES APPLICABLES
AUX PRISES DE COURANT A USAGES
INDUSTRIELS
NORMES APPLICABLES
En fonction des zones géographiques, les modalités, protocoles
d’essais et critères d’acceptation des appareils sont différents, ce
qui les conduit à afficher des caractéristiques nominales différentes. Suivant les normes CEI et EN, par exemple, l’échauffement
des prises de courant est limité 50 K alors qu’aux États-Unis, suivant les normes UL, la limite est de 30 K. Il en résulte que certains
appareils vendus pour 30 A dans le reste du monde ne sont vendus
que pour 20 A au États-Unis. Les normes établissent des minima
de performances. L’une des raisons du succès des appareils
MARECHAL est qu’ils offrent des performances supérieures à celles
définies dans les normes générales. Pour répondre à certaines
applications qui leur sont courantes, ils ont également passé de
nombreux test suivant des normes particulières de résistance
aux vibrations, à la corrosion, au brouillard salin (NFX), et ont un
classement IFF (Indice Feu Fumées)
Les tableaux suivants indiquent les performances requises par les
normes les plus courantes.
Norme CEI/NF-EN 60309-1 Ed. 4.2
Prises de courant pour usages industriels - Partie 1 :
Règles générales
Cette norme s’applique aux prises de courant, prolongateurs et
connecteurs de tension maximale alternative ou continue de 1000 V,
de fréquence jusqu’à 500 Hz et de courant nominal jusqu’à 800 A,
destinés essentiellement aux usages industriels, à l’intérieur ou à
l’extérieur des bâtiments.
Ses prescriptions générales s’appliquent à tous les appareils,
indépendamment de la technique de contact utilisée.
Courant
nominal
Nombre de manœuvres
Endurance électrique
Fermeture et coupure
Pouvoir de coupure
10 à 29 A
5 000 @ In x Un cos ϕ 0,6
50 @ 1,25 In x 1,1 Un cos ϕ 0,6
30 à 59 A
1 000 @ In x Un cos ϕ 0,6
50 @ 1,25 In x 1,1 Un cos ϕ 0,6
60 à 99 A
1 000 @ In x Un cos ϕ 0,6
20 @ 1,25 In x 1,1 Un cos ϕ 0,6
100 à 199 A 250 @ In x Un cos ϕ 0,7
20 @ 1,25 In x 1,1 Un cos ϕ 0,7
200 à 250 A 125 @ In x Un cos ϕ 0,8
10 @ 1,25 In x 1,1 Un cos ϕ 0,8
Bornes et contacts < 50 K
Echauffements
Tenue au
court-circuit
10 kA @ Un avec fusibles type gG au courant nominal In
Rigidité
diélectrique
2 x Un + 1 000 V / 1 minute
Les calibres des décontacteurs figurent dans la norme CEI/NF-EN
60309-1 dans les colonnes ‘Série I’, ‘Série II’ ou ‘Autres calibres’ :
Courant nominal A
Calibres préférentiels
Série I
Autres calibres
Série II
6
10
16
20
32
30
25
40
50
63
60
80
90
125
100
150
160
250
200
37
Norme CEI / NF-EN 60309-2 Ed. 4.2
Prises de courant pour usages industriels - Partie 2 :
Règles d’interchangeabilité dimensionnelle pour les
appareils à broches et alvéoles
connecteurs jusqu’à 125 A, utilisant des contacts à broche et
alvéole ayant des configurations normalisées.
Bien que ces appareils doivent être conformes aux prescriptions
qualitatives de la norme générale CEI/EN 60309-1, ils bénéficient
de certaines exemptions :
• “Article 20 Pouvoir de coupure : Il n’est pas nécessaire de faire
subir les essais aux fiches et socles de connecteurs qui sont
conformes à la présente norme.”
• “Article 21 Fonctionnement normal : Il n’est pas nécessaire de
faire subir les essais aux fiches et socles de connecteurs qui
sont conformes à la présente norme.”
• “Article 29 Essai de tenue au courant de court-circuit potentiel
: Les appareils conformes à la présente partie sont destinés à
satisfaire un courant minimal de tenue au court-circuit potentiel
de 10 kA.”
Ndlr : la version originale anglaise stipule : “Accessories according to this part are considered to have a minimum prospective
short-circuit current withstand of 10 kA.” que nous traduirions
par : Les appareils conformes à la présente partie sont considérés comme ayant une tenue minimum au courant de court-circuit
potentiel de 10 kA. Donc, inutile de faire les essais.
• En très basse tension, il n’y a pas de distinction entre les prises
destinées au courant alternatif et les prises destinées au courant
continu.
• Les plages de tension ne sont pas jointives de telle sorte
qu’aucun appareil n’est normalisé pour les utilisations en
dessous de 20 V, ou entre 25 et 40 V (et notamment en 28 V), et
entre 500 et 600 V.
• Aucun appareil 63 A et 125 A n’est normalisé pour les utilisations
au dessus de 50 Hz.
• Pour les calibres 16 A et 32 A, il n’existe qu’une seule position de
détrompage pour tous appareils de 50 à 690 V fonctionnant entre
300 et 500 Hz.
• Par ailleurs, il n’est pas possible de détromper des prises
délivrant une même tension pour deux d’alimentations différentes comme, par exemple, prises d’alimentation moteur et
prises d’entretien ou prises d’usage général et prises de réseau
secouru.
Prises de courant pour usages industriels
Partie 4 : Prises de courant et prises mobiles avec interrupteur, avec ou sans dispositif de verrouillage
Cette norme couvre les prises dotées d’un organe de coupure, y
compris les prises à dispositif d’interruption incorporé.
Les décontacteurs sont donc couverts par cette norme.
Appareillage à basse tension
Partie 3 : Interrupteurs, sectionneurs, interrupteurs sectionneurs et combinés fusibles
Catégorie
d’emploi
AC-22
AC-23
Applications
c.a.
Charges mixtes résistives et inductives, y
compris surcharges
modérées
Charges constituées
par des moteurs
ou autres charges
fortement inductives
Courant
nominal
A
I ≤ 100
100 < I ≤ 315
I < 100
100 < I ≤ 315
Nombre de manoeuvres
AC-22A : 8 500
AC-22B : 1 700
AC-22A : 7 000
AC-22B : 1 400
AC-23A : 8 500
AC-23B : 1 700
1 500 @ In x Un cos ϕ 0,8
300 @ In x Un cos ϕ 0,8
1 000 @ In x Un cos ϕ 0,8
200 @ In x Un cos ϕ 0,8
1 500 @ In x Un cos ϕ 0,8
300 @ In x Un cos ϕ 0,65
AC-23A : 7 000
1 000 @ In x Un cos ϕ 0,65
AC-23B : 1 400
200 @ In x Un cos 0,65
Applications
c.a.
AC-2
Moteurs à bagues :
démarrage, inversion
de marche, coupure
AC-3
Moteurs à cage :
démarrage, coupure
des moteurs lancés
Échauffements
Pouvoir de coupure
Fermeture
Coupure
5 manœuvres @ 3 In x 1,05 Un cos ϕ 0,65
5 @ 10 In x
1,05 Un cos ϕ 0,45
5 @ 8 In x
1,05 Un cos ϕ 0,45
3 @ 10 In x
1,05 Un cos ϕ 0,35
3 @ 8 In x
1,05 Un cos ϕ 0,35
< 80 K
Échauffements
Catégorie
d’emploi
Endurance mécanique
Courant
nominal
A
Toutes valeurs
I ≤ 100 A
I > 100 A
Nombre de manoeuvres
Pouvoir de coupure
Fermeture
Coupure
Valeurs préférentielles :
1 000
3 000
6 000 @ 2 In x 1,05 Un
cos ϕ 0,65
50 manœuvres @ 4 In x 1,05 Un cos ϕ 0,65
10 000
30 000
300 000
1 000 000
6 000 @ 2 In x 1,05 Un
cos ϕ 0,45
6 000 @ 2 In x 1,05 Un
cos ϕ 0,35
50 @ 10 In x 1,05 Un
cos ϕ 0,45
50 @ 10 In x
1,05 Un cos ϕ 0,35
< 80 K
50 @ 8 In x 1,05 Un
cos ϕ 0,45
50 @ 8 In x 1,05 Un
cos ϕ 0,35
38
Norme CEI 61984 Ed. 2.0
Connecteurs - Exigences de sécurité et essais
Les exigences essentielles de cette norme vis-à-vis des décontacteurs concernent des marquages supplémentaires, en sus
des marquages habituels. Ces marquages doivent apparaître au
moins dans la documentation technique ou dans le catalogue du
fabricant, et pas nécessairement sur le produit lui-même :
Marquages minimaux - Exemple du DS6
Réf 31-64227
Tensions assignées entre phase et terre et entre
phases
Tension assignée de tenue aux chocs, si spécifiée
Degré de pollution
Plage de températures du produit,
échauffement inclus
Type de bornes
Conducteurs à raccorder
577 V-1000 V
Référence à la présente norme
3 kV
3
-40 °C/+100 °C
À vis
25 mm2 souple /
35 mm2 rigide
CEI 61984
Norme CEI 60204-1 Ed. 5.0
Sécurité des machines – Équipements électriques des
machines – Partie 1 : Règles générales
Dispositif de sectionnement de l’alimentation
Le dispositif de sectionnement de l’alimentation peut être un
ensemble fiche prise.
Il doit comporter un ou être inter verrouillé avec un appareil de
connexion dont le pouvoir de coupure est suffisant pour interrompre le courant du moteur le plus puissant lorsque son rotor est
bloqué et la somme des courants en marche normale de tous les
autres moteurs et/ou charges. Le pouvoir de coupure calculé peut
être réduit en utilisant un facteur de diversité reconnu.
NOTE : Une fiche et un socle de prise de courant, un prolongateur
ou un connecteur relevant de la CEI 60309-1 peuvent satisfaire ces
prescriptions.
Si l’ensemble fiche prise est calibré pour 30 A ou plus, il doit être
inter verrouillé avec un appareil de coupure de façon telle que le
raccordement et le débranchement ne soit possible que si l’appareil de coupure est dans la position HORS TENSION.
Les ensembles fiche prise destinés à transporter des fortes puissances mais non prévus pour être débranchés en charge doivent
avoir des dispositifs de retenue pour empêcher le débranchement
fortuit ou accidentel et doivent être clairement identifiés de façon
qu’ils ne soient pas prévus être débranchés en charge;
Lorsque plusieurs ensembles fiche-prise sont utilisés dans le
même équipement électrique, ils doivent être clairement identifiables. Il est recommandé d’utiliser un détrompage mécanique
afin d’éviter une insertion incorrecte.
Les ensembles fiche-prise destinés à des usages domestiques et
analogues ne doivent pas être utilisés dans les circuits de commande. Dans les ensembles fiche-prise selon la CEI 60309-1, seuls
les contacts prévus pour ces usages doivent être utilisés pour les
circuits de commande.
Protection contre une fermeture non autorisée, par
inadvertance et/ou par erreur
Lorsqu’un ensemble fiche prise est situé de manière à pouvoir être
conservé sous la surveillance directe de l’opérateur, la fourniture
de moyens de sécurisation n’est pas obligatoire.
Norme UL 2682 Ed. 1.0
Prises de courant à pouvoir de coupure
connecteurs à pouvoir de coupure, sans dispositif de verrouillage
(interlock), de tension maximale alternative ou continue de 600 V
et de courant nominal jusqu’à 800 A.
Calibre
Démarrage
moteur
Isolant socle autre que céramique :
250 @ 6 In x Un cos ϕ 0,4 - 0,5
et 6 000 @ In x Un cos ϕ 0,75 - 0,8
Isolant socle autre que céramique :
250 @ 1,5 In x Un cos 0, 0,75 - 0,8
et 6 000 @ In x Un cos 0, 0,75 - 0,8
< 30 K aux bornes
Jusqu’à 300 V : 2 kV / 1 minute
et de 301 V à 600 V : 3 kV / 1 minute
Jusqu'à 200 A : 10 kA cos ϕ 0, 4- 0 5
201 à 400 A : 18 kA cos ϕ 0,25-0,30
401 à 600 A : 30 kA cos ϕ ≤ 0,15
601 à 643 A : 42 kA cos ϕ ≤ 0,15
Usage général
Échauffements
Rigidité
diélectrique
Tenue au
court-circuit
Norme UL 1682 Ed. 3
et CSA C22.2 No. 182.1-07
Prises de courant à broches et alvéoles
Calibre
Pouvoir de coupure
10 à 20 A 5 000 @ In x Un cos ϕ 0,75-0,8 50 @ 1,5 In x Un cos ϕ 0,75-0,8
21 à 63 A 1 000 @ In x Un cos ϕ 0,75-0,8 50 @ 1,5 In x Un cos ϕ 0,75-0,8
64 à 250 A 250 @ In x Un cos ϕ 0,75-0,8 20 @ 1,5 In x Un cos ϕ 0,75-0,8
251 à 800 A Non demandé
Non demandé
Echauffements
< 30 K aux bornes
Rigidité
Jusqu’à 300 V : 2 kV - de 301 V à 600 V : 3 kV / 1 minute
diélectrique
Tenue au
court-circuit
Non demandé
Norme AS 3123
Prises de courant
Pouvoir de coupure
Echauffements
Rigidité
diélectrique
À l’étude
Jusqu’à 20 A :
1 000 manœuvres
De 21 à 99 A :
500 manœuvres
Au dessus de 100 A : 100 manœuvres
2 Un + 1 000 V avec un max. de 2 000 V
39
PROTECTION DES TRAVAILLEURS
Norme AS 3133
Interrupteurs
Calibre
En France, par décret, la réunion ou la séparation des deux constituants des prises de courant, prolongateurs et connecteurs d’une
intensité nominale supérieure à 32 A, ne doit pouvoir s’effectuer
que hors charge.
En Belgique et en Hollande, une disposition similaire s’applique au
delà de 16 A.
En Italie, cette prescription s’applique à partir de 1 kW (soit ≅ 5 A
en 230 V).
Endurance électrique et pouvoir de coupure
Jusqu’à 10 A
15 A
20 A
30 A
40 A
50 A
60 A
80 A
90 A
100 A
150 A et plus
Echauffements
Rigidité
diélectrique
Classement
moteur
12 000 @ In x Un cos ϕ 0,75-0,8
10 000 @ In x Un cos ϕ 0,75-0,8
9 000 @ In x Un cos ϕ 0,75-0,8
8 000 @ In x Un cos ϕ 0,75-0,8
7 000 @ In x Un cos ϕ 0,75-0,8
6 000 @ In x Un cos ϕ 0,75-0,8
5 000 @ In x Un cos ϕ 0,75-0,8
4 000 @ In x Un cos ϕ 0,75-0,8
3 500 @ In x Un cos ϕ 0,75-0,8
3 000 @ In x Un cos ϕ 0,75-0,8
1 000 @ In x Un cos ϕ 0,75-0,8
2 x Un + 1 000 V avec un max. de 2 000 V
Cette séparation des deux constituants hors charge ne peut se
garantir que de trois façons :
50 manœuvres au courant de rotor bloqué @ Un cos ϕ 0,5
Norme UL 98-508
Interrupteurs sectionneurs - Contrôle moteur manuel
Sectionneurs
Calibre
20-200 A
Nombre de manœuvres - Pouvoir de coupure
Démarrage
moteur
50 @ 6 In x Un cos ϕ 0,4-0,5
1 000 @ 2 In x Un cos ϕ 0,4-0,5
1 fois tenue @ 10 kA 600 V a.c. cos ϕ 0,49
avec fusibles RK5 calibrés @ 400%
50 @ 1,5 In x Un cos ϕ 0,7-0,8
6 000 @ In x Un cos ϕ 0,7-0,8
1 fois tenue @ 10 kA 600 V a.c. cos ϕ 0,4-0,5
avec fusibles RK5 calibrés @ 300%
< 50 K
Usage général
Échauffements
Norme CEI 61892-3
Unités Offshore Mobiles et fixes – Installations Électriques - Partie 3 : Équipement
“Article 16.4 Prises de courant
16.4.1 Les prises de courant doivent satisfaire aux exigences
respectives des normes CEI 60309, CEI 60884 et CEI 60906.
16.4.5 Les prises de courant dune intensité nominale supérieure à
16 A doivent avoir un dispositif de verrouillage ou un dispositif
d’interruption incorporé de telle sorte qu’une fiche ne puisse
pas être introduite ou retirée quand l’interrupteur est en position
fermée.”
Le décontacteur répond parfaitement à cette description puisque
les contacts qui assurent la fonction d’interruption sont ouverts
lorsqu’on introduit ou retire la fiche.
1 - Par l’utilisation de socles verrouillés mécaniquement par un
interrupteur à commande manuelle :
Un interrupteur associé au socle de prise de courant est muni
d’un dispositif mécanique qui interdit la manœuvre d’ouverture
et de fermeture de l’interrupteur tant qu’une fiche n’est pas
complètement engagée.
De plus, lorsque l’interrupteur est fermé, la fiche est prisonnière du socle.
L’encombrement lié à cette conception est peu compatible avec
la réalisation de prolongateurs.
2 - Par l’utilisation de socles verrouillés électriquement à un
contacteur. Ceci nécessite des socles et des fiches munis de
contact(s) pilote(s), des câbles munis de fil(s) pilote(s) et un
contacteur.
L’alimentation de la bobine du contacteur passe par les
contacts et les fils pilotes de telle sorte que le contacteur ne
se ferme que lorsque la fiche est pratiquement complètement
engagée dans le socle.
Le contacteur s’ouvre automatiquement dès qu’on commence à
retirer la fiche.
Bien que sécurisée, cette conception est coûteuse et un pole du
contacteur peut toujours se souder accidentellement.
Pour plus de détails sur le verrouillage électrique, voir :
TECHNIQUES UTILISÉES DANS
LES PRISES DE COURANT
3 - Par l’utilisation de socles à dispositif d’interruption incorporé
tels que le décontacteur.
Le décontacteur utilise une technique de contact en bout sur
pastilles en alliage d’argent-nickel, identique à celle utilisé
pour les appareils de coupure.
Les mêmes contacts sont utilisés pour la fermeture, le passage
et la coupure du courant, ce qui réduit l’encombrement et le
nombre de pièces mises en œuvre. Ces appareils allient la simplicité et l’économie du câblage traditionnel - sans contacteurs
ni câbles spéciaux - au respect des exigences de sécurité les
plus sévères.
Prise mobile et socle de connecteur
Ils peuvent être facilement
montés au mur, sur tableau ou en
prolongateurs, de 10 à 250 A.
Socle et fiche
Prise mobile et fiche
40
LA DIRECTIVE EUROPÉENNE BASSE
TENSION (DBT) 2006/95/CE
Les textes de la législation européenne ont pour but de rapprocher
les législations des États Membres afin de faciliter la circulation
des produits dans le marché unique. Dans le cadre du matériel
électrique, la Directive européenne Basse Tension fixe les exigences essentielles de sécurité, afin d’assurer la sécurité des
utilisateurs et des installations.
Dangers de l’électricité
Les conséquences d’un contact direct vont de la brûlure au troisième degré à la fibrillation ventriculaire, l’arrêt respiratoire ou la
crise cardiaque. Un courant de quelques milliampères à travers le
cœur est suffisant pour causer la mort. Un tel courant est généré
par une tension d’environ 100 V. Dans la pratique, toute tension
alternative supérieure à 50 V est considérée comme potentiellement dangereuse. La DBT couvre tous les appareils électriques
ayant une tension alternative comprise entre 50 et 1000 V (75 et
1500 V en courant continu).
Les exigences de sécurité
Elles sont énoncées à l’article 2 : le matériel concerné ne peut
être mis sur le marché que si, construit conformément aux règles
de l’art en matière de sécurité valables dans la Communauté, il ne
compromet pas, en cas d’installation et d’entretien non défectueux
et d’utilisation conforme à sa destination, la sécurité des personnes et des animaux domestiques ainsi que des biens.
Cette formulation implique le fabricant dans la conformité du
matériel au stade de sa conception puis de sa fabrication. Elle le
rend également responsable de l’information de l’utilisateur sur
les conditions d’installation, d’ utilisation et de maintenance du
produit.
Responsabilité et obligations du fabricant
La Directive impose au fabricant et le rend responsable de :
• Concevoir et fabriquer un produit conforme aux exigences de
sécurité de la Directive,
• Suivre la procédure d’évaluation puis d’attestation de cette
conformité,
• Conserver la maîtrise et la responsabilité de l’ensemble des
opérations nécessaires à la conception et la fabrication, même
lorsqu’il fait appel à des produits et/ou services extérieurs.
Principes industriels pour assurer la sûreté d’un
appareillage
En conception, il s’agit d’appliquer les règles de l’art en matière
de sécurité. Lorsqu’un matériel électrique est conforme aux
prescriptions qualitatives d’une norme produit, il ne bénéficie que
d’une présomption de conformité aux exigences essentielles de la
Directive. (Article 5).
En fabrication, il s’agit de fabriquer des appareils tous conformes
aux spécifications d’étude qui sont utilisées comme référence.
Ceci est une partie des objectifs de la norme pour l’assurance de la
qualité ISO 9000.
Évaluation de la conformité
L’article 8 §1 décrit les modalités de l’évaluation de la conformité
réalisés selon le principe de la constitution d’une documentation
technique et du contrôle interne de la fabrication.
Constitution d’une documentation technique
La documentation technique est un référentiel qui va permettre
d’évaluer la conformité du matériel aux exigences essentielles de
la Directive. La documentation technique couvre la conception et la
fabrication et contient :
• Une description générale du matériel,
• Des dessins de conception et de fabrication,
• Les descriptions et explications nécessaires à la compréhension
des dessins,
• Les résultats des calculs de conception et des contrôles
effectués,
• Les rapports d’essais.
C’est le fabricant et lui seul qui établit la documentation technique
qui doit être tenue à la disposition de l’administration pendant 10
ans.
Vérification de la conception
Le fabricant doit vérifier la conformité de ce qu’il a conçu en
procédant à des essais de “type”, c’est-à-dire effectués sur des
échantillons représentatifs du produit conçu. La preuve de ces
essais est consignée dans la documentation technique.
Contrôle interne de la fabrication
Le fabricant prend toutes les mesures nécessaires pour que le
procédé de fabrication assure la conformité des matériels produits
à la documentation technique.
Apposition du marquage CE
Le fabricant peut alors apposer le marquage. Le marquage CE
apposé sur le matériel matérialise le fait que la personne physique
ou morale qui a procédé ou fait procéder à son apposition s’est
assurée que le produit est conforme aux dispositions de la Directive Basse Tension en matière de sécurité électrique, qu’il a été
soumis à la procédure d’évaluation de cette conformité et qu’il est
fabriqué dans le cadre d’un système de maîtrise de la qualité.
BECMA
L’association BECMA des fabricants de connecteurs électriques à
contacts en bout (the Butt-contact Electrical Connectors Manufacturers’ Association - becma.ch) garantit que tous les produits
utilisant la technique de contact MARECHAL sont fabriqués en
conformité à une documentation technique commune à tous ses
adhérents, dans le strict respect de procédures de fabrication
couvertes par une système de maitrise de la qualité ISO 9000.
Les produits MARECHAL sont donc conformes à la Directive Basse
Tension.
Cette disposition garantit en outre la conformité à la Directive
Basse Tension des produits hybrides constitués de deux éléments
provenant de fabricants différents.
GROUPE MARECHAL ELECTRIC
SIÈGE SOCIAL
5, avenue de Presles
F-94417 Saint-Maurice Cedex
Tél. : +33 (0)1 45 11 60 00
Fax : +33 (0)1 45 11 60 60
e-mail : [email protected]
marechal.com

manuel technique - Marechal Electric

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