Appareillage utilisé dans le circuit d'alimentation électrique

Après avoir lu cet article, vous en apprendrez davantage sur les types et la maintenance des appareils de commutation utilisés dans les circuits électriques.

Types d'appareillage:

L'appareillage de commutation joue un rôle important dans le circuit d'alimentation électrique.

L'appareillage est utilisé:

(1) Pour contrôler l’équipement en le connectant ou en le déconnectant de l’alimentation,

(2) Protéger les circuits et les équipements contre les défauts, notamment les surcharges et les défauts de terre, et

(3) Pour isoler les sections d'un système électrique, lorsque les sections sont inactives, si des travaux doivent être effectués sur celles-ci.

Trois types d’appareillage sont utilisés dans les circuits de puissance. Ils sont appelés entrepreneurs, disjoncteurs, isolateurs, en fonction de la fonction pour laquelle ils sont conçus.

1. Contacteurs:

Les contacteurs sont utilisés pour contrôler des équipements, tels que des moteurs électriques. Lorsqu'un entrepreneur est fermé, le circuit alimentant l'équipement est terminé, le courant commence à circuler et l'équipement fonctionne. Lorsque le contacteur est ouvert, le circuit est interrompu, le courant cesse de circuler et l'équipement cesse de fonctionner.

Normalement, les contacteurs sont actionnés à distance, c’est-à-dire que le mécanisme du contacteur est actionné par l’armature d’un solénoïde appelé bobine de commande. Pour fermer le contacteur, la bobine en fonctionnement est alimentée par un commutateur ou un relais complétant le circuit.

Le contacteur est ouvert en coupant le circuit de la bobine en fonctionnement, libérant ainsi le mécanisme du contacteur qui permet aux contacts de s'ouvrir et de couper le circuit d'alimentation.

La plupart des contacteurs, en particulier ceux utilisés dans les systèmes intégrés, c'est-à-dire dans les panneaux à extrémités de grille, sont actionnés par des circuits pilotes à basse tension. Le circuit pilote est utilisé pour fermer un relais qui complète le circuit à travers la bobine en fonctionnement.

Un contacteur est généralement équipé de dispositifs lui permettant de s’ouvrir automatiquement en cas de défaut à la terre ou en cas de surcharge du circuit. On dit alors que le contacteur se déclenche.

2. Disjoncteurs:

Les disjoncteurs sont conçus comme des commutateurs de distribution. Ils sont utilisés pour brancher et débrancher les sections du système électrique. Un disjoncteur est normalement actionné à la main et est ouvert ou fermé au moyen d'un levier monté à l'extérieur du boîtier, bien que les disjoncteurs utilisés pour démarrer des moteurs haute tension plus grands soient généralement équipés de mécanismes à solénoïde ou à moteur assistés par ressort.

Un disjoncteur est équipé de systèmes de protection, à savoir une protection contre les surcharges et une protection contre les défauts de terre qui le déclenchent automatiquement en cas de défaut.

Cependant, lorsqu'une section doit commencer à fonctionner, les disjoncteurs contrôlant cette section sont d'abord fermés; L'alimentation est ensuite connectée aux barres du contacteur qui contrôlent les moteurs individuellement. Lorsque les disjoncteurs sont fermés, le circuit est préparé pour que les contacteurs démarrent et arrêtent les moteurs selon les besoins.

Un disjoncteur peut être nécessaire pour couper un circuit dans lequel le courant circule. En cas d'urgence, un opérateur peut arrêter le courant circulant dans le circuit en ouvrant le disjoncteur avec la poignée. Alternativement, en cas de défaut, le disjoncteur peut se déclencher alors que le courant circule.

Les disjoncteurs ne sont pas principalement conçus pour compléter un circuit et mettre en marche un équipement. Cette tâche est normalement effectuée par des contacteurs. Néanmoins, des disjoncteurs peuvent être utilisés à cette fin et ils sont parfois utilisés pour commander des moteurs pour lesquels une commande de pilote est nécessaire.

3. Isolateurs:

Les isolateurs sont fournis à titre de mesure de sécurité. Ils servent à déconnecter un circuit des jeux de barres sous tension lorsque des travaux doivent être effectués sur le circuit et à faire en sorte que le courant ne puisse pas être recommandé par un fonctionnement involontaire de l'appareillage principal.

Les isolateurs ne sont généralement pas conçus pour créer ou rompre un circuit de charge et il peut s'avérer extrêmement dangereux d'ouvrir certains types d'isolateurs pendant que le courant de charge circule dans les contacts.

Certains isolateurs peuvent toutefois être utilisés pour couper le circuit en cas d'urgence lorsque le contacteur principal ne parvient pas à s'ouvrir. Celles-ci sont appelées isolateurs à coupure de charge, qui combinent les fonctions des isolateurs et certaines des fonctions des disjoncteurs.

De nombreux interrupteurs-sectionneurs sont conçus pour être utilisés comme moyen de décharger les conducteurs isolés. Ces isolateurs sont dotés d'une position permettant de connecter les conducteurs directement à la terre, appelés isolateurs de mise à la terre. D'autres types de commutateurs sont utilisés dans des circuits de puissance à des fins spéciales, par exemple des commutateurs à inversion de phase pour modifier le sens de rotation d'un moteur à courant alternatif.

Les commutateurs inverseurs, tels que les sectionneurs, ne sont généralement pas conçus pour être utilisés tant que le courant circule car, en raison de leur fonctionnement lent et généralement manuel, il devient un exercice dangereux. Par conséquent, il est conseillé de verrouiller l'isolateur avec le disjoncteur et l'isolateur de mise à la terre.

C’est-à-dire que lors de l’ouverture, le disjoncteur devrait s’ouvrir ”en premier lieu, puis l’isolateur, et ensuite seulement l’isolateur de mise à la terre devrait être fermé. Lors de la fermeture du circuit, l'isolateur de mise à la terre s'ouvre, puis l'isolateur se ferme et enfin le disjoncteur se ferme.

Contacts:

Matériel utilisé pour les contacts:

Les matériaux les plus couramment utilisés pour les contacts dans un circuit électrique sont le cuivre, car le cuivre est un très bon conducteur d’électricité et sa surface peut être polie à l’état fin.

Généralement, la résistivité du cuivre à haute conductivité recuite est de 0, 17241 ohm / sq. mm. par mètre à 20 ° C et il est décrit que les matériaux ayant cette résistivité ont une conductivité de 100% selon la norme internationale du cuivre recuit, en bref, IACS

En fait, seul l'argent avec 106% d'IACS a une conductivité supérieure, mais son prix élevé et d'autres facteurs limitent son utilisation générale. En revanche, l’aluminium ne peut pas être utilisé comme matériau de contact, car sa conductivité n’est que de 62%.

Le cuivre est cependant un métal mou et les surfaces de contact en cuivre sont généralement endommagées lors de l’utilisation, en particulier lorsqu’il ya une opération ON / OFF fréquente. Par conséquent, les surfaces de contact en cuivre sont formées de métaux plus durs, tels que l'argent fritté ou le tungstène, capables de résister aux dommages et à l'usure.

Lorsqu'un métal spécial est utilisé pour une surface de contact réelle, il est de coutume de créer le contact principal du cuivre avec le contact principal et de coller le matériau de surface au cuivre.

Différents types de contacts, chacun ayant une action de fermeture différente, sont utilisés. Les contacts bout à bout sont utilisés pour tous les contacteurs et disjoncteurs à moyenne et basse tension, ainsi que pour certains appareils de commutation à haute tension. On trouvera des contacts glissants sur le tableau de distribution principal à haute tension. Fig. 13.1. montre divers types de contacts généralement utilisés.

Utilisations des contacts:

Les éléments essentiels de tout commutateur sont ses contacts. Pour que chaque ligne électrique soit construite ou interrompue par l'interrupteur, il doit y avoir au moins deux contacts, à savoir un contact fixe et un contact mobile. Le contact fixe est généralement monté sur un matériau isolant et connecté par un conducteur solide à un terminal entrant ou sortant.

Le contact mobile est porté par un mécanisme de commutation qui peut le mettre en contact avec le contact fixe pour réaliser le circuit ou l'éloigner du contact fixe pour rompre le circuit. Le contact mobile est connecté à sa borne soit par une partie du mécanisme de commutation, soit par un connecteur flexible tel qu'une tresse de cuivre.

Certains types d'appareillage, en particulier ceux conçus pour être utilisés dans des circuits à haute tension, peuvent avoir deux paires de contacts en série dans chaque ligne.

Les deux contacts fixes sont chacun connectés à un terminal tandis que les deux contacts mobiles sont connectés l'un à l'autre. Cependant, lorsque l'interrupteur est fermé, les contacts mobiles relient les contacts fixes et complètent ainsi le chemin du courant. Cette disposition surmonte la difficulté de fournir un conducteur flexible pour un fort courant et coupe également le circuit à deux endroits simultanément, contribuant ainsi à réduire les arcs.

Certains commutateurs utilisés pour les circuits à basse tension ont également un seul contact mobile qui relie deux contacts fixes. Les commutateurs conçus pour supporter un courant important ont généralement deux jeux de contacts en parallèle ou plus en parallèle sur chaque ligne, ce qui augmente la surface de contact totale de chaque ligne.

Un commutateur qui isole le circuit qu’il contrôle a un côté actif et un côté mort. Le côté mort est ce qui est isolé de l’alimentation, c’est-à-dire du terminal sortant; et le côté sous tension est celui auquel l'alimentation est connectée, c'est-à-dire les terminaux entrants. Toutefois, le côté actif d'un commutateur ne peut être désactivé qu'en ouvrant un commutateur plus loin dans le système de distribution.

Ainsi, le côté sous tension, c'est-à-dire les barres d'un contacteur de grille, ne peut être isolé et rendu inactif qu'en ouvrant le sectionneur approprié. Le côté sous tension d'un commutateur ne doit jamais être exposé, à moins que le commutateur d'isolation soit connu pour être ouvert et que des mesures correctes aient été prises pour éviter que le commutateur ne puisse être fermé par erreur. Cela peut être fait en verrouillant l’ensemble du commutateur en position OFF.

La question du «côté vivant» et du «côté mort» ne se pose que lorsque l'interrupteur est ouvert.

Il ne faut pas oublier que, lorsque l'interrupteur est fermé, le courant traversant les contacts de l'interrupteur doit avoir une résistance aussi faible que possible. Si la résistance de contact est élevée, l'appareil ne peut pas tirer de son alimentation tous les besoins en courant, de sorte qu'il peut ne pas fonctionner efficacement. La résistance de contact élevée surchauffe également les contacts eux-mêmes.

Dans des cas extrêmement graves, une surchauffe prolongée peut provoquer la fusion des contacts, ce qui permet à l'interrupteur de rompre le circuit si cela était nécessaire. Un commutateur doit être capable de prendre, au moins pendant un court instant, un courant beaucoup plus lourd que prévu normalement, sans surchauffe grave.

Une forte surintensité de courant pourrait traverser les contacts en raison d'un court-circuit ou d'un défaut à la terre. La résistance de contact est déterminée par la zone de contact, la qualité des surfaces de contact, la pression de contact et la propreté des contacts. Par conséquent, un ingénieur dans la mienne doit accorder une attention régulière à ces quatre facteurs importants responsables de l’augmentation et de la diminution de la résistance de contact.

Laissez-nous discuter de ces quatre facteurs en bref:

a) Zone de contact:

Dans tout contact, la zone d'un contact est la partie de chaque surface de contact qui touche réellement l'autre. La Fig. 13.3 illustre le cas. Tout comme un conducteur, pour transporter efficacement un courant nominal donné, vous devez avoir une section minimale, ainsi une paire de contacts doit conserver une zone de contact minimale pour acheminer le courant requis.

La zone de contact est déterminée principalement par la taille et la forme des contacts. La zone de contact peut toutefois être réduite en endommageant les surfaces de contact, telles que les piqûres. Par conséquent, les contacts piqués doivent toujours être évités, car la qualité des surfaces de contact est d'une importance vitale pour la résistance de contact.

Cependant, aucune surface n'est absolument lisse si on la regarde au microscope. Sous un microscope, même une surface métallique très polie peut être perçue comme inégale, avec des points hauts sur celle-ci. La surface de contact réelle entre les surfaces est donc inférieure à ce qui semble être le cas lors d’un examen visuel normal.

Si les surfaces sont relativement rugueuses, la surface de contact réelle est très inférieure à ce qui semble être, et les contacts sont donc moins efficaces. La figure 13.2 illustre des contacts endommagés.

Toutefois, lorsque les contacts sont utilisés depuis un certain temps, l’une ou l’autre des surfaces est usée. Les contacts usés seront toujours inégaux, mais comme les contacts se touchent continuellement aux mêmes endroits, les surfaces de contact ont tendance à s'user ensemble, de sorte que leur surface de contact réelle augmente.

Les points hauts d'une surface de contact, par exemple, ont tendance à correspondre aux creux de l'autre surface. Mais à moins que cela ne se produise de manière uniforme, la surface de contact n'augmente pas dans la pratique. Par conséquent, bien que cela puisse être expliqué théoriquement mais concrètement, il a été constaté que les contacts une fois érodés s’endommagent progressivement.

Par conséquent, si les contacts fonctionnent dans des conditions normales, l'efficacité des contacts augmente rapidement après l'utilisation, mais après plusieurs dépannages des défauts, ils s'érodent de manière inégale, créant des espaces au lieu d'augmenter de la surface.

Par conséquent, comme expliqué précédemment, en cas d'étincelles ou de chaleur excessive, les contacts ne doivent pas être maintenus en service, faute de quoi ils risquent de surchauffer et d'endommager les autres pièces et l'isolation du système.

(b) Pression de contact:

La pression de contact est primordiale pour le fonctionnement efficace des contacts de tout commutateur. Aussi lisses que soient les surfaces de contact, si elles se touchent légèrement, seules les hautes taches des surfaces de contact se touchent, de sorte que la surface de contact réelle est relativement petite et provoque ainsi une chaleur excessive.

Cependant, en pratique, les contacts sont maintenus ensemble sous pression, de sorte que les points hauts de chaque surface tendent à s’emboîter avec les creux de l’autre surface. La surface de contact réelle, sous pression, est considérablement augmentée. La pression de contact est généralement maintenue par des ressorts, comme un ressort en spirale, un ressort à lames, un ressort en spirale, selon ce qui est utile pour une exigence particulière.

La pression de contact requise dépend de la conception du commutateur et de la pression requise. Toutefois, dans les commutateurs et les contacteurs plus petits, les contacts eux-mêmes sont fabriqués dans un matériau élastique, ou ont une forme telle que la souplesse puisse être obtenue pour obtenir la pression de contact requise.

Mais dans le cas d'interrupteurs d'isolateurs ou de contacteurs de calibre supérieur, disons supérieurs à 50 A, un système de ressort séparé doit être prévu. Ci-dessous, une liste de pression de contact approximative en Kg / M 2 est donnée pour différents courants nominaux à moyenne tension.

(c) Propreté des contacts:

Les surfaces de contact sont plus efficaces lorsqu'elles sont brillantes et propres. Un film sur les surfaces de contact qui peut, par exemple, être causé par l'oxydation a tendance à augmenter la résistance de contact en introduisant une couche mince d'isolation entre les surfaces de contact.

D'autres formes de saleté, telles que la poussière ou des gravillons, peuvent, outre leur propre effet isolant, affecter davantage la résistance de contact en empêchant les surfaces de contact de se coller correctement. Ceci est expliqué à la Fig. 13.4.

La plupart des contacts sont toutefois conçus pour être auto-nettoyants. Les contacts de couteau des isolateurs et des contacts de coin, comme indiqué sur la figure 13.2. des commutateurs haute tension, ont une action de glissement évidente qui les aide à les maintenir libres de film et de saleté.

Par conséquent, la plupart des arrangements de contact sont conçus pour se fermer avec une action d'essuyage et de roulement lorsque la pression de contact est appliquée. Le balayage ou le roulage est suffisant pour maintenir la zone de contact propre dans des conditions de fonctionnement normales, si le balayage et le roulage sont correctement conçus.

Contrôle d'arc:

À un moment où un circuit d'alimentation transporte un courant important, c'est-à-dire lorsqu'un circuit de moteur de transport est interrompu, la forte inductance du circuit tend à perpétuer le flux de courant. Lorsque les contacts se séparent, un arc est dessiné. Pendant que l'arc persiste, du courant circule dans le circuit.

Il est possible qu'un appareil continue à fonctionner à partir d'un courant alimenté par un arc et que, si l'arc s'étirait lorsque les contacts se séparaient ne s'éteigne pas rapidement, la commande du circuit serait perdue. Le contrôle des arcs est également important car les arcs entre contacts enlèvent rapidement les surfaces de contact.

Les surfaces de contact deviennent piquées et la résistance de contact est augmentée. Par conséquent, les contacts deviennent inutiles et doivent être remplacés. Mais si l'arc est contrôlé, les contacts peuvent être préservés des dommages prématurés.

Cependant, comme il n’est généralement pas possible d’empêcher l’étirement d’un arc au moment où les contacts se séparent, l’efficacité avec laquelle l’arc est dérivé des contacts principaux et supprimée est un facteur important dans la conception de l’appareillage. Parfois, pour détourner l’intensité de l’arc des contacts principaux, il est conseillé d’utiliser des contacts ou des pointes d’arc.

Les contacts d'arc sont principalement utilisés avec des contacts de type bout à bout. Ils sont constitués de petits contacts auxiliaires fixés aux contacts principaux et disposés de manière à interrompre le circuit juste après la séparation des contacts principaux. En fait, à un moment où les contacts principaux se cassent, les contacts d'arc fournissent toujours un chemin de courant de sorte qu'aucun arc n'est tiré des contacts principaux.

Juste après un moment, les contacts d'arc se cassent et l'arc s'étire entre eux. En tant que tels, les contacts principaux ne sont donc pas affectés par l'arc, bien que les contacts d'arc soient endommagés sous l'effet de l'arc. Mais les principaux contacts restent inchangés.

Les contacts d'arc sont toutefois conçus de manière à pouvoir être facilement renouvelés et ils doivent être remplacés / remplacés avant que leur résistance de contact ne devienne supérieure à celle de la fente d'arc, sans quoi ils ne pourraient empêcher un arc entre les contacts principaux.

Parfois, les pointes d'arc sont utilisées dans les contacts bout à bout au lieu des contacts d'arc. Dans ce cas, les pointes d'arc ne font pas partie de la zone de contact. L'arc est en fait tracé entre les contacts principaux, mais les pointes d'arc constituent le point focal de l'arc, qui lui est immédiatement transféré.

Suppression d'Arc:

1. Suppression des arcs dans les installations de coupure d’huile (OCB):

Voyons maintenant comment se produit la suppression des arcs dans un disjoncteur à rupture d'huile (OCB). Lorsqu'un circuit est rompu par des contacts sous l'huile et qu'un arc est dessiné, la chaleur générée par l'arc se décompose immédiatement et vaporise les gaz de pétrole environnants, et une grande proportion d'hydrogène est dégagée sur le trajet de l'arc.

Ces gaz occupent beaucoup plus de place que l'huile à partir de laquelle ils ont été formés, ce qui force l'huile à s'écarter des contacts. Étant donné que les gaz sont également beaucoup plus légers que le pétrole, ils ont tendance à augmenter, de sorte que immédiatement après que le pétrole a été chassé des contacts, davantage de pétrole est aspiré par-dessus. La production de gaz par la formation d'arc crée donc une perturbation considérable de l'huile.

La turbulence créée dans l'huile refroidit et disperse l'arc. Les contacts, généralement dans ces OCB, sont enfermés dans une boîte ou un pot avec des prises très restreintes. Les sorties sont disposées de telle sorte que, lorsque le gaz est formé par un arc, une pression élevée se crée dans le pot et que de l'huile soit forcée à travers les sorties, un courant d'huile est aspiré sur l'arc.

La figure 13.5 montre la section d’une boîte fermée typique constituée d’un matériau isolant fibreux. Maintenant, nous expliquons comment se produit la suppression des arcs quand un contact de broche et de socket est cassé.

Lorsque les contacts sont établis, les sorties du pot sont effectivement bloquées par les contacts mobiles. Lorsque le contact se rompt, un arc se dessine entraînant la gazéification d'une partie du pétrole, comme indiqué à la Fig. 13.5. Comme l'huile ne peut pas s'échapper immédiatement du pot, une pression élevée s'accumule dans le pot, ce qui provoque l'évacuation de gaz par les gaz, comme indiqué dans la (Fig. 13.5b).

Lorsque le contact mobile est retiré à travers le pot au point d’ouvrir le premier orifice de sortie, l’huile s’échappe dans un violent courant, entraînant l’arc contre le bord du pot. Lorsque les deuxième et troisième sorties sont exposées, l'arc devient plus atténué.

La Fig. 13.5c montre l’effet de refroidissement des jets d’huile et l’effet perturbateur de l’arc qui frappe les bords intérieurs des trous d’aération, ce qui provoque l’extinction très rapide de l’arc, ce qui est illustré à la Fig. 13.5.d.

Il est important de se rappeler qu’un arc de courant alternatif s’éteint généralement vers la fin d’un demi-cycle, au moment où peu de courant coule et que l’arc est donc faible. Un enturbateur efficace éteindra un arc au bout de trois demi-cycles environ, ce qui signifie qu’en moins d’un quart de seconde après la rupture des contacts, l’arc s’éteindra.

2.Arc Suppression in Air Circuit Breaker (ACB):

Lorsqu'un arc se produit dans un champ magnétique, il a tendance à s'éloigner des points qu'il a frappés. Une situation très semblable à celle qui donne lieu au principe moteur est créée, sauf que le courant ne circule pas dans un conducteur solide. L'arc devient atténué et se brise et s'éteint plus facilement.

Le dispositif d'extinction d'arc dans un ACB se compose d'une bobine de soufflage magnétique, connectée en série avec le circuit à couper, et d'une goulotte d'arc, une enceinte en forme de boîte contenant plusieurs ailettes de refroidissement disposées perpendiculairement au chemin de l'arc.

Ces ailettes peuvent être constituées soit de matériaux isolants, où elles agissent comme séparateurs d’arc, soit de matériaux conducteurs, où elles forment une grille de désion qui rompt l’arc en détournant le courant du chemin de l’arc principal.

Chaque fois que le circuit est alimenté, la bobine d’extinction magnétique se trouvant également dans le circuit principal est également alimentée. Lorsque les contacts se cassent et qu'un arc est tiré, le courant circule toujours dans le circuit, de sorte que la bobine de décharge est toujours alimentée.

Le champ de la bobine de soufflage aspire l'arc dans la goulotte d'arc où il est brisé et éteint. La suppression de l’arc est facilitée par l’effet de refroidissement des courants de convection établis dans l’air.

Lorsque l'arc est éteint, le courant cesse de couler et la bobine de coupure est désexcitée. L'ensemble de l'opération est expliquée schématiquement sur la Fig. 13.6. Or, étant donné que la force du champ magnétique d’extinction dépend du courant dans la bobine d’extinction, l’effet d’extinction est beaucoup plus important lorsqu’un courant important est interrompu, c’est-à-dire en cas de court-circuit du courant circulant dans le circuit. .

Par conséquent, dans les limites de l'interrupteur, la suppression des arcs est aussi efficace avec les courants forts que les courants de charge normaux. Dans certains cas, les disjoncteurs à rupture d’air haute tension (appareillage Air Blast) sont équipés d’un système à air comprimé pour supprimer les arcs électriques. Au moment où les contacts se séparent, un souffle d'air dirigé sur eux dévie et refroidit l'arc.

3. Suppression d'arc SF 6 :

Bien que le tableau de coupure du SF 6 soit maintenant fabriqué en Inde, le gaz SF6 est importé. Par conséquent, un peu de leur fonctionnement devrait être connu d'un ingénieur électricien dans les mines. Le disjoncteur est enfermé dans un boîtier totalement étanche à la pression, subdivisé en trois compartiments tubulaires à parois en acier, de sorte que chaque phase soit blindée individuellement à la terre.

Chaque compartiment contient des contacts du type broches et douilles avec un piston agencé pour diriger un jet de gaz SF6 sur l’arc lorsque le contact mobile est retiré du groupe fixe, contribuant ainsi à une extinction rapide de l’arc.

En fait, le gaz SF 6, à une pression de 45 à 50 psi, a une rigidité diélectrique similaire à celle de l'huile isolante et des propriétés d'extinction d'arc presque 100 fois supérieures à celles de l'air. En fait, la rigidité diélectrique du gaz SF6 à la pression atmosphérique est environ 2, 3 fois celle de l’air. De plus, il n’a pas de réaction chimique avec les matériaux de structure. De plus, il ne se décompose pas jusqu'à 600 ° C.

À des températures plus élevées, il devient progressivement SF 4 et SF 2, mais ceux-ci se combinent à nouveau pour former du SF 6 . C’est un fait que sous l’effet d’un arc, le gaz se décompose en SF 4, en SF 2 et en un peu de fluorure métallique, lui-même également de bonne rigidité diélectrique, et nous voyons donc que la formation d’arc dans la chambre de SF 6 manière réduit la rigidité diélectrique du gaz.

Sur la figure 13.7, nous pouvons voir un schéma pour le dispositif de suppression d'arc au SF6. Lorsque le contact mobile (7) est retiré du contact fixe (8) par l'action de la fuite provenant du mécanisme, un arc est formé entre les contacts fixe et mobile.

Pendant que le contact mobile se déplace vers le haut, le gaz est comprimé entre la surface supérieure du piston mobile (4) et le sommet du cylindre fixe (2). Ce gaz est forcé le long du centre creux du piston (4) dans l'espace annulaire situé entre le contact mobile (7) et le tube isolant (6), puis axialement le long du trajet de l'arc où il éteint l'arc.

Le trajet du courant va du cylindre fixe (2) aux contacts traversants (5) dans le contact mobile (7), du contact mobile aux contacts fixes (8), puis au porte-contacts. Le cylindre fixe (2) et le porte-contact fixe sont connectés aux tiges supérieure et inférieure de la bague.

Cependant, un relais de commutation de pression est monté sur le réservoir pour rendre le commutateur inopérant si une perte de pression excessive est détectée. Des vannes sont installées dans l'enceinte pour le chargement de gaz SF 6 et pour le contrôle périodique de la pression du gaz avec un manomètre, ainsi que pour prélever des échantillons de gaz périodiques afin de vérifier la rigidité diélectrique.

4. Suppression des arcs dans l’interrupteur à vide:

L’interrupteur à vide est un interrupteur scellé unipolaire dans lequel les contacts sont enfermés dans un vide poussé. Trois de ces unités sont utilisées ensemble pour former un contacteur triphasé ou un disjoncteur, selon les besoins.

Par une conception efficace et appropriée, les vapeurs métalliques de l’arc peuvent être diffusées rapidement et déposées sur la surface de la structure environnante, ce qui permet un contrôle très efficace de l’arc et permet à l’unité de fonctionner à haute capacité avec une séparation des contacts seulement environ 2, 5 mm (0, 100 pouce)

Un interrupteur à vide jusqu'à 33 KV est maintenant fabriqué en Inde. Mais au Royaume-Uni et aux États-Unis, les interrupteurs à vide jusqu'à 300 kV ont été développés avec succès et sont déjà utilisés. En raison de leur excellent mérite et de leur utilisation dans des conditions de très haute tension et de maintenance modeste, celles-ci devraient être développées en Inde.

Malheureusement, faute de savoir-faire technique approfondi et de recherches et développements appropriés de la part des fabricants indiens, ceux-ci doivent encore être mis au point pour répondre aux normes internationales de qualité.

Protection de surcharge:

Dans tout système électrique, la surcharge est presque un phénomène régulier. En tant que tel, un système de protection est conçu pour protéger l’équipement des effets néfastes de la surcharge. Une surcharge se produit lorsque le courant de fonctionnement normal est dépassé au-delà de la limite autorisée. Cela peut être dû à plusieurs raisons, telles que le blocage d’un moteur, un court-circuit entre deux des lignes électriques, la mise en phase simple, etc.

Une surcharge a pour effet de surchauffer les câbles et les appareils à travers lesquels elle circule. En cas de surcharge importante, il pourrait y avoir un risque de dommages importants dus au renversement, provoquant même un incendie en raison de la combustion de matériaux isolants ou de tout autre matériau en contact avec les conducteurs chauds. La surcharge peut également endommager l'équipement lui-même s'il n'est pas correctement protégé, avec le temps.

Il existe de nombreux types de dispositifs de protection contre la surcharge. Le fusible est un dispositif courant de protection contre les surcharges. Certains équipements électriques dans les mines sont protégés par des fusibles. Les fusibles utilisés à cette fin consistent en un élément fusible contenu avec précaution dans une cartouche en verre. Cependant, les fusibles qui doivent éventuellement rompre des circuits transportant des courants importants doivent avoir un pouvoir de coupure élevé.

Ces fusibles (fusibles HRC) ont un type particulier de remplissage à base de quartz qui réagit avec l'élément fusible au moment de la combustion et forme un bouchon en composé isolant empêchant la formation d'arcs électriques entre les extrémités du fusible fondu. Fig. 13.8. explique la construction du fusible HRC. Le chapitre 21 présente une discussion plus détaillée sur le fusible HRC.

Mais un fusible ne répond pas aux besoins d'exploitation d'un circuit électrique souterrain, où une réponse plus contrôlée est requise. Il est souvent nécessaire de refaire rapidement un circuit après une brève interruption, ce qui ne serait pas possible si un fusible était installé, car il faudrait alors ouvrir le boîtier de l'interrupteur pour en installer un nouveau.

Les systèmes de protection contre les surcharges d'un circuit d'alimentation doivent faire la distinction entre une surtension pouvant survenir lors du démarrage d'un moteur à induction et une surcharge plus durable résultant d'un défaut du circuit.

Les caractéristiques requises sont obtenues en connectant un relais de surcharge, avec un dashpot, dans chaque ligne de l’alimentation qui déclenchera le contacteur ou le disjoncteur en cas de surcharge, comme indiqué à la Fig. 13.9. Chaque relais et chaque tableau de bord consiste en une bobine, en série avec l’une des lignes électriques, qui actionne un plongeur.

Le piston de la bobine est relié à un piston immergé dans un cylindre rempli d'huile, qui résiste à son mouvement. Chaque piston de relais est relié à une barre de déclenchement commune de sorte que, lorsqu'un piston est aspiré, il déclenche le circuit.

Cependant, lorsqu'un courant inférieur au maximum nominal passe dans la bobine de relais, la force électromagnétique créée est insuffisante pour vaincre la résistance du piston, de sorte que l'interrupteur reste fermé. En cas de faible surcharge, la force électromagnétique est juste suffisante pour vaincre la résistance mécanique du piston; et le piston se déplace lentement contre la traînée d'huile.

Si la surcharge n’est que de courte durée, le piston s’arrêtera avant que l’interrupteur ne soit ouvert et le fonctionnement du circuit ne sera pas perturbé si la légère surcharge est maintenue. Toutefois, le piston finira par atteindre la fin de sa course et se déclenchera commutateur. Mais en cas de surcharge grave, la force électromagnétique sera plus importante et le piston s’installera plus rapidement après un court laps de temps.

Protection thermique contre les surcharges:

L'autre forme de protection contre les surcharges utilise un élément bimétallique. Un élément bimétallique est une bande composée de deux métaux liés l'un à l'autre. Lorsque l'élément est chauffé, les deux métaux se dilatent à des vitesses différentes, de sorte que l'élément se lie.

L'unité de protection est conçue pour que l'élément bimétal soit chauffé par le courant circulant dans la ligne d'alimentation, que l'élément soit lui-même connecté en série avec la ligne d'alimentation ou qu'il soit contrôlé par un enroulement de chauffage.

Si un courant de surcharge circule dans la conduite, l'élément bimétallique est chauffé plus que d'habitude et se courbe au-delà de sa position normale. Ce mouvement supplémentaire est utilisé pour faire fonctionner un déclencheur pour le circuit principal. La Fig. 13.10 explique le principe de la surcharge thermique.

En fait, le dispositif de surcharge thermique a une caractéristique temporelle similaire à celle du dispositif de tableau de bord car, en cas de légère surcharge, il peut arriver que le bilame se soit échauffé à la température nécessaire pour déclencher le circuit. Cependant, si la surcharge est importante, l’élévation de température dans l’élément bimétallique sera rapide et le déclencheur se déclenchera rapidement.

Désormais, si un démarreur est conçu pour supporter un courant important, les relais de surcharge ou les éléments bimétalliques ne peuvent pas être connectés directement aux lignes électriques. Les transformateurs de courant seront connectés aux lignes électriques et leurs sorties secondaires sont utilisées pour faire fonctionner des relais avec des points de réglage ou des éléments bimétalliques.

Étant donné que les sorties des transformées sont proportionnelles aux courants circulant dans les lignes électriques, les dispositifs de surcharge peuvent être réglés avec précision pour déclencher le commutateur lorsqu'une intensité de courant donnée circule dans la ligne électrique.

Capacité de rupture:

Tout démarreur équipé d'une coupure de surcharge peut être amené à couper son circuit lorsqu'un courant plusieurs fois supérieur au courant normal s'écoule. Ce fait est pris en compte lors de la conception du démarreur. Le courant maximal qu'un interrupteur peut interrompre à une tension de référence spécifiée, sans se détériorer, est appelé son pouvoir de coupure.

En fait, cette capacité de rupture s’exprime de deux manières:

(1) symétrique et

(2) Pouvoir de coupure asymétrique.

C'est-à-dire que le courant symétrique maximal et le courant asymétrique que le disjoncteur est capable d'interrompre à une tension de référence déclarée. Cependant, le pouvoir de coupure nominal est exprimé en MVA comme le produit du pouvoir de coupure nominal, c’est-à-dire le courant de coupure en KA, et la tension nominale en KV, ainsi que d’un facteur de multiplication dépendant du nombre de phases.

Maintenant, quel est le courant de coupure d'un disjoncteur? Le courant de rupture dans un pôle particulier d'un disjoncteur est le courant au moment de la séparation des contacts du disjoncteur.

Il est exprimé comme:

1. Courant de rupture symétrique:

Il s'agit de la valeur efficace de la composante alternative du courant, dans un pôle donné, au moment de la séparation des contacts.

2. courant de rupture asymétrique:

Il s'agit de la valeur efficace des composantes ca et cc totales du courant dans un pôle donné au moment de la séparation du contact:

Maintenant, quel est le courant de fabrication du disjoncteur? Lorsqu'un disjoncteur est fermé ou «créé» sur un court-circuit, le courant de fabrication en KA est la valeur crête de l'onde de courant maximale, y compris la composante continue du premier cycle du courant, après la fermeture du disjoncteur.

Alors, quelle est la capacité d'un disjoncteur?

C'est le courant que le disjoncteur est capable de produire à la tension nominale indiquée. Cette capacité de fabrication est également exprimée en MVA.

Capacité de production nominale = 1.8 ×

x pouvoir de coupure symétrique.

Maintenance de l'appareillage:

Les opérations à effectuer pour effectuer une maintenance régulière sont indiquées ci-dessous. Le calendrier de maintenance de chaque appareil, indiquant la fréquence des inspections et les contrôles à effectuer chaque fois, sera établi par l'ingénieur électricien des mines. Il devra être suivi de près si l'on veut assurer la sécurité. Cependant, un calendrier est fourni par l’auteur pour faciliter l’orientation, en fonction de l’expérience.

1. Isolez le circuit:

Avant de retirer le capot d'un interrupteur, les conducteurs à l'intérieur de l'enceinte doivent être isolés. La plupart des commutateurs, par exemple tous les contacteurs de porte, possèdent un commutateur d'isolation qui peut être utilisé pour isoler les conducteurs dans le boîtier du contacteur. Le couvercle est toujours verrouillé avec l'isolateur, de sorte qu'il ne peut pas être retiré ou ouvert lorsque l'interrupteur d'isolement est fermé.

Certains types d'appareillage à haute tension sont conçus de manière à ce que l'ensemble de l'unité puisse être désengagé de la section de jeu de barres. La connexion entre les unités de disjoncteur et le jeu de barres se fait par une forme de fiche et de prise, les broches de la fiche se trouvant sur l'unité de disjoncteur.

Lorsque le disjoncteur a été complètement désengagé, un obturateur à obturation tombe ou est boulonné sur la prise de jeu de barres. Parfois, un sectionneur de terre séparé est utilisé pour décharger le circuit contrôlé par le disjoncteur. Cela ne peut pas être fermé tant que la manette de commande principale du disjoncteur n’a pas été remise en position éteinte.

2. Examiner les contacts:

Une fois le circuit isolé, examinez soigneusement les contacts de temps à autre pour vous assurer qu’ils sont en bon état de fonctionnement, propres et qu’ils ne sont ni piqués ni brûlés. Lorsque les contacts sont sales, ils doivent être nettoyés avec un chiffon propre ou un outil de polissage. Mais les contacts gravement brûlés ou piqués doivent être remplacés sans plus tarder.

Il n'est pas du tout recommandé de tenter d'éliminer les brûlures ou les piqûres en limant car il est impossible de conserver la forme du contact, car la couche de contact est perdue, ce qui crée une plus grande résistance de contact et provoque de la chaleur. Cependant, les contacts légèrement brûlés ou piqués peuvent être traités avec succès par brunissage à la brosse métallique, mais en aucun cas des abrasifs durs ne doivent être utilisés.

3. Examiner l'alignement de l'arrangement de contact:

L'alignement de chaque paire de contacts doit être vérifié pour s'assurer que la zone de contact complète est obtenue et que leurs actions de fermeture et de fermeture sont satisfaisantes. Ce faisant, l’alignement de l’arbre de contact et les mouvements doivent être soigneusement vérifiés. Certains contacts, comme les contacts en coin, sont auto-alignés, c'est-à-dire qu'un léger désalignement est compensé par l'action des contacts eux-mêmes.

4. Examiner les pressions de contact:

De temps en temps, la pression de contact doit être contrôlée avec une balance à ressort parfaite. Les contacts sont maintenus en position fermée avec l'aimant fermé. La balance à ressort est alors attachée au contact mobile et le contact mobile est retiré du contact fixe par la balance à ressort.

La balance à ressort enregistrera la pression de contact au moment où le contact mobile se sépare du contact fixe. La pression de contact correcte doit être obtenue auprès du fabricant. Cela sera essentiel pour maintenir les pressions de contact. Il faut se rappeler que la durée de vie des contacts dépend grandement de la pression de contact.

5. Vérifiez la connexion flexible:

Les connexions flexibles aux contacts principaux sont inspectées pour détecter les signes d’usure et d’abrasion. Les points d'ancrage des connexions sont contrôlés pour assurer leur étanchéité, leur sécurité et leur isolation.

6. Vérifiez les dispositifs de contrôle de l’arc:

Les contacts ou les pointes d'arc sont examinés pour la saleté et les brûlures. Il est généralement nécessaire de les nettoyer et de les lustrer. Toute petite brûlure ou blister doit être enlevé par grattage. Les contacts d'arc qui ont été brûlés de manière irréparable doivent être renouvelés.

Les connexions aux bobines de soufflage sont examinées pour la sécurité. Les bobines elles-mêmes sont examinées pour l’état général. Les chambres d’arc sont également examinées pour l’état général. Toute pousse ou dépôt de cuivre est enlevé et toutes les ailettes de refroidissement brûlées sont remplacées par de nouvelles.

7. Vérifiez la chambre du jeu de barres:

Les connexions de busbur sont examinées pour la sécurité et les barres omnibus pour des signes de débordement. Les isolateurs sont soigneusement examinés pour s’assurer qu’ils sont bien fixés. Toute base d'isolant desserrée, cassée ou décolorée doit être remplacée sans délai, sinon cela pourrait être une cause de débordement grave.

8. Vérifier l'isolateur et le verrouillage mécanique:

Lorsqu'un interrupteur d'isolateur est installé, ses contacts sont examinés pour en vérifier la propreté et l'absence de brûlures, etc. S'il existe un interverrouillage mécanique entre l'isolateur et le mécanisme du contacteur principal, il est examiné de manière approfondie pour s'assurer de son bon fonctionnement. Tout doute devrait être levé en assistant au mécanisme.

9. Vérifier l'isolateur et l'état général:

Les mécanismes ON-OFF, et de déclenchement, et O / L sont généralement examinés pour déterminer leur état et leur liberté de mouvement. En particulier, tous les couteaux, goupilles, leviers de vissage, brosses, ressorts sont examinés afin de s'assurer qu'ils sont bien fixés et bien fixés. Toutes les connexions internes et les câblages sont examinés afin de déterminer les conditions appropriées. L'intérieur de tous les compartiments doit être propre et sec.

Un test de résistance d'isolement est effectué avec un testeur de résistance d'isolement d'une tension appropriée, telle que 500 ou 1000 volts Megger ou Métro entre toutes les parties sous tension et la terre, ainsi qu'entre chaque ligne de phase. Tous les matériaux isolants dans l'enceinte de l'interrupteur doivent être examinés afin de détecter tout signe de fissure ou de détérioration et tout signe de débordement.

10. Contrôle spécial pour les engrenages remplis d'huile:

En plus des tests et des inspections mentionnés ci-dessus, l'huile dans les appareillages de commutation remplis d'huile doit être examinée à intervalles réguliers, par exemple tous les trois mois, pour en vérifier le taux normal de résolution des défauts. Cependant, il est conseillé de vérifier l'huile après chaque défaut grave corrigé par le disjoncteur.

Le niveau d'huile est noté et de l'huile fraîche est ajoutée si nécessaire pour maintenir le niveau d'huile correct. Si le niveau d'huile a sensiblement baissé, il convient de rechercher des fuites dans le récipient.

Tout changement marqué dans la couleur ou l’odeur de l’huile doit être soigneusement noté. Un tel changement peut indiquer que l'huile est devenue acide et son état doit être soumis à des tests supplémentaires de rigidité diélectrique.

Et si le test montre une huile acide, l'huile entière doit être remplacée par une huile neuve après avoir nettoyé le récipient à fond avant d'être remplie d'huile neuve. En fait, si l’huile acide reste sur les contacts et les autres pièces, celles-ci seront corrodées.

Assurez-vous qu'aucune boue n'est présente dans le réservoir d'huile. Les boues peuvent être considérées comme un dépôt collant sur les contacts, sur les côtés et sur le fond du conteneur. Sa présence tend à augmenter la résistance de contact et provoque une surchauffe. Si des boues sont trouvées, l'huile doit être évacuée et le conteneur et les contacts doivent être nettoyés à fond avant l'ajout d'huile neuve.

Il est donc très souhaitable que, pour un service de longue durée sans problèmes, tous les trois mois, trois échantillons d’huile puissent être envoyés à un laboratoire pour des tests de rigidité diélectrique et d’acidité. Ci-dessous, des valeurs limites importantes pour l'huile de transformateur utilisée dans le disjoncteur d'huile sont données à titre indicatif au personnel de maintenance électrique.

Les échantillons prélevés dans le haut et le bas des réservoirs doivent répondre aux exigences suivantes:

(1) Les échantillons doivent résister à une tension minimale de 40 KV pendant une minute.

(2) Dans le test d'acidité, les échantillons doivent avoir des valeurs inférieures à 0, 5 mg KOH / g.

(3) Les boues devraient être inférieures à 1, 5%.

(4) La viscosité à 25 ° C (70 ° F) devrait être d'environ 3 / cs.

(5) Le test d'action de décoloration au cuivre devrait être négatif.

Cependant, dans les mines ou sur n’importe quel site, le premier test est généralement effectué à l’aide d’un kit de test flash portable avec un éclateur réglé à 2, 5 mm / 4 mm, entre les électrodes.