Dispositifs de protection : objectif, types, classification, spécifications, installation, caractéristiques de fonctionnement, réglages et réparation

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-02 13:54

Les dispositifs de protection sont des dispositifs conçus pour protéger les circuits électriques, les équipements électriques, les machines et autres unités contre toute menace qui interfère avec le fonctionnement normal de ces dispositifs, ainsi que pour les protéger contre les surcharges. Il est important de noter ici qu'ils doivent être installés correctement et que l'opération doit être effectuée exactement conformément aux instructions, sinon les dispositifs de protection eux-mêmes peuvent provoquer une panne de l'équipement, une explosion, un incendie et d'autres choses.

Exigences de base pour les luminaires

Pour que l'appareil fonctionne correctement, il doit répondre aux exigences suivantes:

• Les dispositifs de protection ne doivent en aucun cas dépasser la température qui leur est autorisée sous une charge normale du réseau électrique ou des équipements électriques.
• L'appareil ne doit pas déconnecter l'équipement de l'alimentation pendant les surcharges à court terme, qui incluent souvent le courant d'appel, le courant d'auto-démarrage, etc.

Lors du choix des fusibles, vous devez vous baser sur le courant nominal dans la section du circuit qui protégera cet appareil. Cette règle de choix des dispositifs de protection est pertinente dans tous les cas lors du choix d'un dispositif de protection. Il est également important de comprendre qu'avec une surchauffe prolongée, les qualités protectrices sont considérablement réduites. Cela affecte négativement les appareils, car au moment de la charge critique, ils peuvent, par exemple, ne pas s'éteindre, ce qui entraînera un accident.

Les dispositifs de protection doivent obligatoirement éteindre le réseau lorsque des surcharges prolongées se produisent dans ce circuit. Dans ce cas, la dépendance inverse du courant par rapport au temps d'exposition doit être observée.

Dans tous les cas, le dispositif de protection doit déconnecter le circuit à la fin lorsqu'un court-circuit (court-circuit) se produit. Si un court-circuit se produit dans un circuit monophasé, l'arrêt doit se produire dans un réseau avec un neutre solidement mis à la terre. Si un court-circuit se produit dans un circuit biphasé, alors dans un réseau avec neutre isolé.

Les dispositifs de protection des circuits électriques ont un pouvoir de coupure I _{pr. La valeur de ce paramètre doit correspondre au courant de court-circuit pouvant survenir au début de la section protégée. Si cette valeur est inférieure au courant de court-circuit maximal possible, le processus de déconnexion d'une section du circuit peut ne pas se produire du tout ou peut se produire, mais avec un retard. De ce fait, non seulement les appareils connectés à ce réseau peuvent être endommagés, mais également le dispositif de protection du circuit électrique lui-même. Pour cette raison, le facteur de pouvoir de coupure doit êtresupérieur ou égal au courant de court-circuit maximum.}

Fusibles de type fusible

Aujourd'hui, il existe plusieurs dispositifs de protection des réseaux électriques, qui sont les plus courants. L'un de ces dispositifs est un fusible. Ce type de dispositif de protection a pour but de protéger le réseau des surcharges et des courts-circuits de type courant.

Aujourd'hui, il existe des appareils jetables, ainsi qu'avec des inserts interchangeables. De tels dispositifs peuvent être utilisés à la fois dans les besoins industriels et dans la vie quotidienne. Pour ce faire, il existe des appareils qui sont utilisés dans les lignes jusqu'à 1 kV.

En plus d'eux, il existe des appareils haute tension utilisés dans les sous-stations dont la tension est supérieure à 1000 V. Un exemple d'un tel appareil peut être un fusible sur les transformateurs auxiliaires des sous-stations avec 6/0, 4 kV.

Le but de ces dispositifs de protection étant de protéger contre les courts-circuits et les surcharges de courant, ils ont été largement utilisés. De plus, ils sont très simples et faciles à utiliser, leur remplacement est également rapide et facile, et ils sont très fiables en eux-mêmes. Tout cela a conduit au fait que de tels fusibles sont très souvent utilisés.

Pour tenir compte des caractéristiques techniques, vous pouvez prendre l'appareil PR-2. Selon le courant nominal, cet appareil est disponible avec six types de cartouches, qui diffèrent par leur diamètre. Dans la cartouche de chacun d'eux, un insert peut être installé dans l'attente d'un courant nominal différent. Àpar exemple, une cartouche de 15 A peut être équipée à la fois d'un insert de 6 A et d'un insert de 10 A.

En plus de cette caractéristique, il existe également le concept de courant de test inférieur et supérieur. Quant à la valeur inférieure du courant de test, il s'agit de la valeur maximale du courant, pendant le passage duquel dans le circuit pendant 1 heure, la section de circuit ne sera pas déconnectée. Quant à la valeur supérieure, c'est le coefficient de courant minimum qui, en circulant pendant 1 heure dans le circuit, fera fondre l'insert dans l'appareil de protection et de contrôle.

Disjoncteurs

Les disjoncteurs jouent le même rôle que les fusibles, mais leur conception est plus complexe. Cependant, cela est compensé par le fait que les interrupteurs sont beaucoup plus pratiques à utiliser que les fusibles. Par exemple, si un court-circuit apparaît dans le réseau en raison du vieillissement de l'isolation, le commutateur est capable de déconnecter la section endommagée du circuit électrique de l'alimentation. Dans le même temps, l'appareil de contrôle et de protection lui-même est assez facilement restauré, après le fonctionnement, il ne nécessite pas de remplacement par un nouveau, et après des travaux de réparation, il est capable de protéger à nouveau de manière fiable la section du circuit sous son contrôle. Il est très pratique d'utiliser ce type d'interrupteurs s'il est nécessaire d'effectuer des réparations de routine.

Quant à la production de ces appareils, l'indicateur principal est le courant nominal pour lequel l'appareil est conçu. À cet égard, le choix est vaste, ce qui vous permet de choisir le plus adapté à chaque chaîne.dispositif. Si nous parlons de tension de fonctionnement, ils sont, comme les fusibles, divisés en deux types: avec une tension jusqu'à 1 kV et une haute tension avec une tension de fonctionnement supérieure à 1 kV. Il est important d'ajouter ici que les dispositifs de protection haute tension des équipements électriques et des circuits électriques sont réalisés sous vide, avec un gaz inerte ou rempli d'huile. Cette conception permet à un niveau supérieur de débrayer le circuit lorsqu'un tel besoin se fait sentir. Une autre différence significative entre les disjoncteurs et les fusibles est qu'ils sont conçus pour fonctionner non seulement dans des circuits monophasés, mais également dans des circuits triphasés.

Par exemple, en cas de court-circuit à la masse d'un des conducteurs d'un moteur électrique, le disjoncteur coupera les trois phases, et non une seule endommagée. Il s'agit d'une différence importante et essentielle, car si une seule phase est désactivée, le moteur continuera à fonctionner sur deux phases. Ce mode de fonctionnement est une urgence et réduit considérablement la durée de vie de l'appareil, et peut même conduire à une panne d'urgence de l'équipement. De plus, les disjoncteurs de type automatique sont fabriqués pour fonctionner à la fois avec une tension alternative et continue.

Relais thermique et courant

Aujourd'hui, il existe de nombreux types de relais parmi les dispositifs de protection des réseaux électriques.

Le relais thermique est l'un des dispositifs les plus courants qui peuvent protéger les moteurs électriques, les radiateurs, tous les dispositifs d'alimentation deproblème tel qu'un courant de surcharge. Le principe de fonctionnement de cet appareil est très simple, et il est basé sur le fait que le courant électrique est capable de chauffer le conducteur qu'il traverse. La principale partie active de tout relais thermique est une plaque bimétallique. Lorsqu'elle est chauffée à une certaine température, cette plaque se plie, ce qui rompt le contact électrique dans le circuit. Naturellement, le chauffage de la plaque se poursuivra jusqu'à ce qu'elle atteigne le point critique.

En plus des protections thermiques, il existe d'autres types de dispositifs de protection, par exemple un relais de courant qui contrôle la quantité de courant dans le réseau. Il existe également un relais de tension qui répondra à un changement de tension dans le réseau et un relais de courant différentiel. Le dernier dispositif est un dispositif de protection contre les courants de fuite. Il est important de noter ici que les disjoncteurs, comme les fusibles, ne peuvent pas réagir à l'apparition d'une fuite de courant, car cette valeur est assez faible. Mais en même temps, cette valeur est largement suffisante pour tuer une personne en contact avec le boîtier d'un appareil sujet à un tel dysfonctionnement.

S'il y a un grand nombre d'appareils électriques qui doivent connecter un relais de courant différentiel, les machines combinées sont souvent utilisées pour réduire la taille du blindage de puissance. Les appareils qui combinent un disjoncteur et un relais de courant différentiel - les disjoncteurs de protection différentielle, ou difautomats, sont devenus de tels appareils. Lors de l'utilisation de tels appareils, non seulement la taille du bouclier d'alimentation est réduite, mais le processus d'installation est grandement facilité.appareil de protection, ce qui les rend à leur tour plus économiques.

Spécifications du relais thermique

La principale caractéristique des relais thermiques est le temps de réponse, qui dépend du courant de charge. En d'autres termes, cette caractéristique est appelée temps-courant. Si nous considérons le cas général, avant que la charge ne soit appliquée, le courant I₀ passera par le relais. Dans ce cas, le chauffage de la plaque bimétallique sera q_{0. Lors de la vérification de cette caractéristique, il est très important de considérer à partir de quel état (surchauffé ou froid) l'appareil se déclenche. De plus, lors de la vérification de ces appareils, il est très important de se rappeler que la plaque n'est pas thermiquement stable lorsqu'un courant de court-circuit se produit.}

Le choix des relais thermiques est le suivant. Le courant nominal d'un tel dispositif de protection est sélectionné en fonction de la charge nominale du moteur électrique. Le courant de relais sélectionné doit être 1, 2-1, 3 du courant nominal du moteur (courant de charge). En d'autres termes, un tel appareil fonctionnera si dans les 20 minutes la charge est de 20 à 30%.

Il est très important de comprendre que le fonctionnement du relais thermique est considérablement affecté par la température de l'air ambiant. En raison de l'augmentation de la température ambiante, le courant de fonctionnement de cet appareil diminuera. Si cet indicateur diffère trop de la valeur nominale, il faudra soit effectuer un réglage en douceur supplémentaire du relais,ou achetez un nouvel appareil, mais en tenant compte de la température ambiante réelle dans la zone de travail de cet appareil.

Pour réduire l'effet de la température ambiante sur la valeur du courant de démarrage, il est nécessaire d'acheter un relais avec une capacité de charge plus élevée. Afin d'obtenir le bon fonctionnement d'un appareil chaud, il doit être installé dans la même pièce que l'objet contrôlé. Cependant, il faut se rappeler que le relais réagit à la température et qu'il est donc interdit de le placer à proximité de sources de chaleur concentrées. Les chaudières, sources de chauffage et autres systèmes et dispositifs similaires sont considérés comme de telles sources.

Sélectionner les appareils

Lors du choix des équipements de protection des récepteurs électriques et des réseaux électriques, il est nécessaire de se baser sur les courants nominaux pour lesquels ces appareils sont conçus, ainsi que sur le courant alimentant le réseau où ces unités seront installées.

Lors du choix d'un dispositif de protection, il est très important de garder à l'esprit l'apparition de modes de fonctionnement anormaux tels que:

• courts-circuits entre phases;
• phase courte à la casse;
• une forte augmentation du courant, qui peut être causée par un court-circuit incomplet ou une surcharge de l'équipement de procédé;
• disparition complète ou baisse de tension trop importante.

Quant à la protection contre les courts-circuits, elle doit être effectuée pour tous les récepteurs électriques. La principale exigence est que la déconnexion de l'appareil du réseau lorsquel'apparition d'un court-circuit doit être la plus faible possible. Lors du choix des dispositifs de protection, il est également important de savoir qu'une protection complète contre les surintensités doit être fournie, à l'exception de quelques-uns des cas suivants:

• lorsque la surcharge des récepteurs électriques pour des raisons technologiques est tout simplement impossible ou improbable;
• si la puissance du moteur électrique est inférieure à 1 kW.

De plus, un dispositif de protection électrique peut ne pas avoir de fonction de protection contre les surcharges s'il est installé pour surveiller un moteur électrique qui fonctionne en fonctionnement intermittent ou intermittent. Une exception est l'installation de tout appareil électrique dans des pièces présentant un risque d'incendie élevé. Dans ces pièces, une protection contre les surcharges doit être installée sur tous les appareils sans exception.

La protection contre les sous-tensions doit être activée dans certains des cas suivants:

• pour les moteurs électriques qui ne peuvent pas être allumés à pleine tension;
• pour les moteurs électriques où le démarrage automatique n'est pas autorisé pour un certain nombre de raisons technologiques, ou dangereux pour les employés;
• pour tous les autres moteurs électriques qui doivent être éteints pour réduire la puissance totale de tous les récepteurs électriques connectés sur ce réseau à une valeur acceptable.

Variétés de courants et choix du dispositif de protection

Le plus dangereux est le courant de court-circuit. Le principal danger est qu'il est beaucoup plus grand que le courant de démarrage normal, et sa valeur peut également varier considérablement en fonction de la section du circuit où il se produit. Ainsi, lors de la vérification d'un dispositif de protection qui protège un circuit d'un court-circuit, il faut, le plus rapidement possible, déconnecter le circuit lorsqu'un tel problème survient. En même temps, cela ne devrait en aucun cas fonctionner lorsqu'une valeur normale du courant de démarrage de tout appareil électrique se produit dans le circuit.

En ce qui concerne le courant de surcharge, tout est assez clair ici. Un tel courant est considéré comme toute valeur de la caractéristique qui dépasse le courant nominal du moteur électrique. Mais ici, il est très important de comprendre qu'à chaque fois qu'un courant de surcharge se produit, le dispositif de protection doit déconnecter les contacts du circuit. Ceci est également important car une surcharge à court terme du moteur électrique et du réseau électrique est autorisée dans certains cas. Il convient d'ajouter ici que plus la charge est courte, plus les valeurs qu'elle peut atteindre sont importantes. Sur cette base, il devient clair quel est le principal avantage de certains appareils. Le degré de protection des appareils avec une "caractéristique dépendante" dans ce cas est le maximum, car leur temps de réponse diminuera avec une augmentation du facteur de charge à ce moment. Par conséquent, ces appareils sont idéaux pour la protection contre les surintensités.

Pour résumer, nous pouvons dire ce qui suit. Pour la protection contrecourt-circuit, il faut choisir un dispositif de roue libre qui sera configuré pour faire fonctionner un courant nettement supérieur à la valeur de départ. Pour la protection contre les surcharges, au contraire, le dispositif de commutation de protection doit avoir une inertie, ainsi qu'une caractéristique dépendante. Il doit être sélectionné de manière à ne pas fonctionner pendant le démarrage normal de l'appareil électrique.

Inconvénients des différents types de dispositifs de protection

Les fusibles, qui étaient auparavant largement utilisés comme dispositifs de protection des appareillages, présentent les inconvénients suivants:

• possibilité plutôt limitée d'utilisation comme protection contre les surintensités car le désaccord du courant d'appel est assez difficile;
• le moteur continuera à fonctionner sur deux phases même si la troisième est coupée par un fusible, provoquant des pannes fréquentes du moteur;
• dans certains cas, la limite de puissance de coupure est insuffisante;
• aucune possibilité de rétablir rapidement le courant après une panne de courant.

Quant aux types de machines à air, elles sont plus parfaites que les fusibles, mais elles ne sont pas sans inconvénients. Le problème principal de l'utilisation des dispositifs de protection électrique est qu'ils ne sont pas sélectifs en termes d'action. Ceci est particulièrement visible si un courant de coupure non régulé se produit sur la machine de réglage.

Il existe des machines d'installation dans lesquelles la protection contre les surcharges est réalisée à l'aide de déclencheurs thermiques. Sensibilité etleur retard est pire que celui des relais thermiques, mais en même temps ils agissent sur les trois phases à la fois. Quant aux machines automatiques universelles de protection, ici c'est encore pire. Cela se justifie par le fait que seuls des déclencheurs électromagnétiques sont disponibles.

Des démarreurs magnétiques sont souvent utilisés, dans lesquels des relais de type thermique sont intégrés. Un tel équipement de protection est capable de protéger le circuit électrique contre le courant de surcharge en deux phases. Mais comme les relais thermiques ont une grande inertie, ils ne sont pas en mesure d'assurer une protection contre les courts-circuits. L'installation d'une bobine de maintien dans le démarreur peut fournir une protection contre les sous-tensions.

Une protection de haute qualité contre les courants de surcharge et les courts-circuits ne peut être assurée que par des relais à induction ou des relais électromagnétiques. Cependant, ils ne peuvent fonctionner que via un dispositif de déconnexion, ce qui complique le circuit avec leur connexion.

En résumant ce qui précède, nous pouvons tirer les deux conclusions suivantes:

1. Pour protéger les moteurs électriques, dont la puissance ne dépasse pas 55 kW, contre les courants de surcharge, on utilise le plus souvent des démarreurs magnétiques avec fusibles ou avec dispositifs pneumatiques.
2. Si la puissance du moteur électrique est supérieure à 55 kW, des contacteurs électromagnétiques avec des véhicules aériens ou des relais de protection sont utilisés pour les protéger. Il est très important de se rappeler ici que le contacteur ne permettra pas de couper le circuit en cas de court-circuit.

Lors du choix du bon appareil, il est très important de calculer les dispositifs de protection. La formule la plus importante est le calcul du courant nominal du moteur, qui vous permettra de choisir un dispositif de protection avec des indicateurs appropriés. La formule ressemble à ceci:

I_n=R_dv ÷(√3U_{ncos c n), où:}

I_{n est le courant nominal du moteur, qui sera en A;}

R_{motor est la puissance du moteur, qui est représentée en kW;}

U_{n est la tension nominale en V;}

cos q est le facteur de puissance active;

n est le facteur d'efficacité.

Connaissant ces données, vous pouvez facilement calculer le courant nominal du moteur, puis sélectionner facilement le dispositif de protection approprié.

Variétés de dommages aux équipements de protection

La principale différence entre les dispositifs de protection des circuits électriques et les autres dispositifs est qu'ils ne corrigent pas seulement le défaut, mais déconnectent également le circuit si les valeurs caractéristiques dépassent certaines limites. Le problème le plus dangereux, qui désactive souvent les équipements de protection, est devenu un court-circuit sourd. Lors de l'apparition d'un tel court-circuit, les indicateurs de courant atteignent les valeurs les plus élevées.

Lorsqu'un circuit ouvert se produit lorsqu'un tel problème se produit, un arc électrique se produit souvent, ce qui en peu de temps est tout à fait capable de détruire l'isolation et de faire fondre les parties métalliques de l'appareil.

Si trop de courant de surcharge se produit, cela peut entraîner une surchauffe des pièces conductrices. De plus, il existe des forces mécaniques quiaugmentent considérablement l'usure des éléments individuels de l'équipement, ce qui peut parfois même entraîner la rupture de l'appareil.

Il existe des disjoncteurs à grande vitesse qui sont sujets à des problèmes tels que le frottement du bras mobile et du contact mobile contre les parois de la chambre de coupure, ainsi que le court-circuit de la barre de bobine de démagnétisation au boîtier. Très souvent, il y a trop d'usure sur les surfaces de contact, les pistons et les cylindres d'entraînement.

Réparation de machines à grande vitesse

La réparation de tout type de dispositif de protection à grande vitesse doit être effectuée dans le même ordre. L'interrupteur à grande vitesse, ou BV, est soufflé avec de l'air comprimé propre à une pression ne dépassant pas 300 kPa (3kgf/cm2). Après cela, l'appareil est essuyé avec des serviettes. Ensuite, vous devez retirer des éléments tels que la chambre de coupure, le dispositif de blocage, l'actionneur pneumatique, l'armature de contact mobile, le shunt inductif et autres.

La réparation directe de l'appareil est effectuée sur un stand de réparation spécial. La goulotte d'arc est démontée, ses parois sont nettoyées dans une grenailleuse spéciale, après quoi elles sont essuyées et inspectées. Dans la partie supérieure de cette chambre, des copeaux peuvent être autorisés si leurs dimensions ne dépassent pas 50x50 mm L'épaisseur de paroi aux points de rupture doit être de 4 à 8 mm. Il est nécessaire de mesurer la résistance entre les cornes de la chambre de soufflage. Pour certains échantillons, l'indicateur doit être d'au moins 5 MΩ, et pour certains, d'au moins 10 MΩ.

La partition endommagée doit être coupéetoute sa longueur. Tous les lieux d'abattage similaires doivent être soigneusement nettoyés. Après cela, les surfaces à coller sont lubrifiées avec une solution adhésive à base de résine époxy. Si des feuilles de ventilateur cassées ont été trouvées, elles sont remplacées. S'il y en a des pliés, ils doivent être nivelés et remis en service. Il y a aussi une chute à arc, qui doit être nettoyée des dépôts et de la fonte, le cas échéant.