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Autres caractéristiques d'un disjoncteur

De Guide de l'Installation Electrique

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Sommaire

Tension d'isolement (Ui)

La connaissance de ces caractéristiques moins importantes est cependant souvent nécessaire au choix définitif d'un disjoncteur.

C'est la valeur de la tension qui sert de référence pour les performances diélectriques de l'appareil effectuées généralement à des valeurs supérieures à 2Ui.

La tension d'emploi maximale d'un disjoncteur ne peut être qu'inférieure ou égale à Ui.

Ue ≤ Ui.

Tension de tenue aux chocs (Uimp)

Cette caractéristique exprimée en kV choc traduit l'aptitude d'un matériel à résister aux tensions transitoires susceptibles de se présenter en exploitation.

Généralement pour les disjoncteurs industriels Uimp = 8 kV, et pour les disjoncteurs domestiques Uimp = 6 kV.

Catégorie (A ou B) courant de courte durée admissible (Icw)

Pour les disjoncteurs industriels (paragraphe 4.2) il existe deux catégories d'appareils :

  • ceux de catégorie A pour lesquels aucun retard au déclenchement sur court-circuit n'est prévu (cf. Fig. H32). C'est le cas généralement des disjoncteurs sous boîtier moulé type Compact NSX,
  • ceux de catégorie B pour lesquels, en vue de réaliser une sélectivité chronométrique, il est possible de retarder le déclenchement sur court-circuit de valeur inférieure au courant de courte durée admissible Icw (cf. Fig. H33). C'est généralement le cas des disjoncteurs ouverts type Masterpact et de certains gros disjoncteurs sous boîtier moulé (Compact NS1250N par exemple).

Icw est le courant maximal que peut supporter thermiquement et électrodynamiquement un disjoncteur de catégorie B pendant un temps donné par le constructeur.

Fig. H32Disjoncteur de catégorie A

Fig. H33Disjoncteur de catégorie B

Pouvoir de fermeture (Icm)

C'est la plus grande intensité de courant que le disjoncteur peut établir sous la tension assignée dans des conditions spécifiées. En courant alternatif, il s'exprime par la valeur de crête du courant. Le pouvoir de fermeture est égal à k fois le pouvoir de coupure, k étant donné par la Figure H34.

Exemple

Un disjoncteur Masterpact NW08H2 a un pouvoir assigné de coupure ultime Icu de 100 kA. La valeur du pouvoir assigné de fermeture en court-circuit Icm (valeur crête) est donné par : 100 x 2,2 = 220 kA.

Icu cos φ Icm = kIcu
6 kA < Icu ≤ 10 kA 0,5 1,7 x Icu
10 kA < Icu ≤ 20 kA 0,3 2 x Icu
20 kA < Icu ≤ 50 kA 0,25 2,1 x Icu
50 kA ≤ Icu 0,2 2,2 x Icu

Fig. H34Relation entre Icu, Icm et cos φ (selon les normes CEI 60947-2 et NF EN 60947-2)

Performance de coupure de service (Ics)

Dans toute installation, il est exceptionnel qu’un disjoncteur ait à couper un courant de défaut d’intensité analogue à son pouvoir de coupure Icu. C’est pour cette raison qu’un pouvoir de coupure de service Ics a été défini.

Correspondance : CEI 60947-2 et NF EN 60947-2

Le pouvoir de coupure (Icu ou Icn) représente le courant de court-circuit maximal que peut avoir à couper un disjoncteur. La probabilité d'apparition d'un tel défaut est extrêmement faible et en exploitation un disjoncteur n'a en général à couper que des courants beaucoup plus faibles.

En revanche, il est important que des courants de court-circuit de probabilité plus élevée, soient coupés dans de très bonnes conditions afin de garantir, après élimination de la cause du défaut, la remise en service rapide et en toute sécurité de l'installation.

C’est pour cette raison que la CEI 60947-2 a introduit le pouvoir de coupure en service Ics, généralement exprimé en % de Icu (valeur à choisir par le constructeur entre 25, 50, 75 et 100%), défini de la manière suivante :

  • O - CO - CO (à la valeur Ics),
  • les essais réalisés après cette séquence sont destinés à vérifier que le disjoncteur est en bon état et apte à assurer un service normal.

Pour les disjoncteurs de type domestique, Ics = k Icn, les valeurs du facteur k sont données dans le tableau XIV des normes CEI 60898 et NF EN 60898.

En Europe, il est de bonne pratique industrielle d’utiliser un facteur k de 100%, soit Ics = Icn.

Limitation du courant de défaut

La capacité de limitation du courant d’un disjoncteur BT est déterminée par son aptitude à empêcher le passage d’un courant de défaut, en ne laissant passer qu’un courant d’intensité limitée, comme indiqué dans la Figure H35.

Le courant "présumé" de défaut fait référence au courant qui circulerait dans le circuit si le disjoncteur n’avait pas de performance de limitation ou s’il n’y avait pas de protection.

Fig. H35Courant présumé et courant limité réel

La performance de limitation du courant du disjoncteur est indiquée par le constructeur sous forme de courbes de limitation (cf. Fig. H36).

  • La courbe du graphe "a" représente la valeur crête du courant limité en fonction de la valeur efficace de la composante alternative du courant présumé de défaut. La valeur crête non limitée de ce courant est représentée par une droite tangente à la courbe (aux courants faibles de défauts, il n’y a pas de limitation de courant).
  • La limitation du courant réduit de façon importante les contraintes thermiques (proportionnelles à I²t) et cette performance est représentée sur le graphe "b" de la Figure H36 en fonction de la valeur efficace de la composante alternative du courant présumé de défaut.

    Certaines normes traitant des disjoncteurs pour les installations domestiques ou analogues (en particulier la norme européenne EN 60898) ont établi des classes. De ce fait un disjoncteur appartenant à une classe (de limiteur de courant) a une caractéristique de courant traversant limité I²t définie par cette classe. Dans ce cas, les constructeurs n’ont pas à fournir des courbes de performance.

Fig. H36Courbes de performance d’un disjoncteur limiteur BT

Les avantages de la limitation

La limitation de courant réduit à la fois les contraintes thermiques et électrodynamiques sur tous les éléments au travers desquels le courant de défaut passe et ainsi prolonge la durée d’utilisation de ces éléments. De plus, elle permet de mettre en œuvre la technique de filiation qui réduit significativement les coûts de conception et d’installation (cf. § 4.5).

L’utilisation de disjoncteurs limiteurs présente de nombreux avantages :

  • meilleure conservation de l’installation électrique : la limitation atténue fortement les effets néfastes des courants de court-circuit,
  • réduction des effets thermiques : l’échauffement des conducteurs (et aussi de leur isolant) est significativement réduite, de sorte que la durée de vie des conducteurs est prolongée en conséquence,
  • réduction des effets mécaniques : les forces dues aux répulsions électrodynamiques sont plus faibles avec moins de risques de déformations et de ruptures, de brûlures des contacts, etc.
  • réduction des effets électromagnétiques (CEM) sur les équipements de mesure et les circuits associés, sur les réseaux de télécommunications, etc.

Exemple

Sur un départ ayant un courant présumé de court-circuit Icc de 150 kA efficace, un disjoncteur Compact NSX de type L limite l’amplitude du courant crête à moins de 10% de celle du courant crête présumé, et réduit les effets thermiques à moins de 1% de ceux qui auraient été créés par le courant présumé de défaut.

La filiation sur plusieurs niveaux de la distribution d’une installation BT, réalisée en aval d’un disjoncteur limiteur permet des gains économiques importants : par exemple, économie sur le choix des disjoncteurs (de performance moindre, donc moins coûteux), sur le dimensionnement des tableaux et sur l’étude (plus simple) de l’installation, soit une réduction totale de 20% des coûts.

Avec la gamme de disjoncteurs Compact NSX, la sélectivité et la filiation des protections sont possibles simultanément jusqu’au plein pouvoir de coupure du disjoncteur en aval.