Contraintes particulières à la technologie LED

Afin de comprendre l'impact des technologies LED sur les réseaux électriques existants, il est important d'analyser le comportement de tous les éléments clés du réseau. Voici une liste des risques potentiels à prendre en considération ainsi que quelques recommandations pour atténuer ces risques.

Risque lié au choix du disjoncteur

Le choix des caractéristiques du disjoncteur dépend de la nature de la charge alimentée. Le calibre dépend de la section des câbles à protéger et les courbes de déclenchement sont choisies en fonction du courant d'appel de la charge.

Lors de la commutation de luminaires à LED, on observe des courants d'appel très importants pouvant atteindre jusqu'à 250 fois le courant nominal selon le type de driver, pendant un temps très court (< 1 ms). Les courbes de déclenchement normalisées (telles que définies dans les normes NF EN 60898 et NF EN 60947-2) fournissent les seuils de déclenchement des disjoncteurs pour des courants maintenus pendant 10 ms ou plus.

Il n'existe aucune courbe normalisée pour des courants transitoires d'une durée inférieure à 10 ms.

La valeur de crête du courant total à la mise sous tension dépend de l'instant de commutation, du nombre d'appareils d'éclairage formant le circuit d'éclairage, de la puissance de court-circuit et de l'architecture du réseau.

Recommandations

Afin de remédier à ce risque, un choix approprié du disjoncteur (calibre, courbe de déclenchement) doit être fait au cours de la phase de conception de l'installation, selon les recommandations fournies par le constructeur.

Une autre option très utile dans le cas de remplacement de l'éclairage traditionnel par un éclairage à LED dans une grande installation existante, est de mettre en œuvre une télécommande avec commutation au zéro de tension à la place d'un dispositif standard. Ceci limitera le courant total d'appel d'un facteur 4 à 5.

Risque relatif au dispositif de protection de fuite à la terre

Le courant de fuite est maximal si la commutation se produit au maximum de la tension réseau. La fréquence de ce courant transitoire est élevée (environ 100 kHz). Si la commutation se produit au zéro de tension, le courant de fuite est pratiquement nul.

Recommandations

Le courant permanent de fuite à la terre à 50 Hz est généralement inférieur à 1 mA pour un luminaire. Étant donné que les circuits d'éclairage sont protégés par des dispositifs de protection de fuite à la terre de 300 de mA en application commerciale, un grand nombre de luminaires peut être installé en aval d'un dispositif de protection. Un courant de fuite à une fréquence de 100 kHz n'est pas détecté par les dispositifs de protection.

Risque pour le dispositif de télécommande

Les catégories d'utilisation normalisées (selon les normes NF EN 60947-4-1 et IEC 61095) stipulent les valeurs de courant que le contacteur doit établir ou couper. Celles-ci dépendent de la nature de la charge commandée et des conditions dans lesquelles le courant est établi (fermeture et coupure). Seules les charges d'éclairage utilisant des technologies conventionnelles sont couvertes par cette norme, et aucun test n'est nécessaire pour certifier les contacteurs pour la commande de luminaires à technologie LED. Pour la commutation et la commande, les principales contraintes de la technologie d'éclairage à LED sont les courants transitoires élevés qui peuvent générer une usure prématurée des matériaux de contact.

Recommandations pour des relais standards

Le déclassement des contacteurs et relais à impulsion fournis par les constructeurs doivent être pris en compte dans la phase de conception afin d'obtenir le bon niveau de coordination avec un éclairage à LED. Ceci permettra de maintenir l'endurance électrique et la durée de vie indiquée par les constructeurs.

Solution avec des relais intelligents – enclenchement au passage à zéro

Principe

AIl existe une technique pour limiter la pointe de courant à l'enclenchement des circuits ayant un comportement capacitif (ballasts magnétiques avec compensation parallèle, ballasts électroniques, convertisseur). Elle consiste à assurer que la mise sous tension du circuit d'éclairage se produise au moment où la tension du réseau passe par zéro (appelée "fonction de passage par zéro").

L'utilisation d'un dispositif de télécommande intégrant la fonction de passage par zéro permettra de réduire considérablement le courant d'appel généré à l'allumage (de l'ordre de 4 à 5 fois). Jusqu'à présent, seuls les commutateurs statiques à semi-conducteurs offrent cette possibilité, mais avec les contraintes d'échauffement généré peu compatible avec les systèmes de distribution électrique classiques.

Le principe de fonctionnement du relais intelligent est le suivant: lorsque la tension de commande est appliquée à l'entrée de relais, un interrupteur statique effectue la fonction de commutation au passage par zéro de l'onde de tension. L'instant de commutation est très précis. Le courant d'appel est alors réduit (voir Fig. N53).

En conséquence, il est possible d'utiliser des disjoncteurs sans déclassement. Le nombre de luminaires pouvant être alimentés par un dispositif unique est seulement limité par la tenue thermique du relais intelligent.

Fig. N53 – Courant à la mise sous tension, fonction de l'angle de la tension (passage par zéro ou 90°)

Plus récemment, des dispositifs de technologie hybride ont été développés, qui combinent un interrupteur statique (activation au passage par zéro de la tension) et un contacteur électromécanique court-circuitant l'interrupteur statique (réduction des pertes dans les semi-conducteurs). Voir Fig. N50a.

Pour les circuits triphasés (alimentation de luminaires entre phase et neutre), un appareil de type tripolaire est préférable à un appareil tétrapolaire. La non-coupure du neutre permet d'éviter toute surtension préjudiciable à la fréquence réseau pouvant apparaître aux bornes du luminaire en cas de non-fermeture du neutre.