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I. Définition de base d'un disjoncteur de charge (LBS)

A disjoncteur de charge(LBS) est un composant de commande électrique doté de deux fonctions de « commutation de charge » et « d'isolation des défauts ». Il est principalement utilisé pour déconnecter en toute sécurité les circuits sous courant de charge et simultanément pour isoler rapidement les points de défaut en cas de surcharges, de courts-circuits ou d'autres défauts, protégeant ainsi l'équipement et le personnel. Sa principale caractéristique est l'intégration des fonctions « contrôle marche/arrêt » et « protection contre les défauts », permettant à la fois un fonctionnement de routine et une déconnexion d'urgence des circuits de charge sans avoir besoin d'un disjoncteur supplémentaire. Il est largement utilisé dans les systèmes de distribution d’énergie basse tension, les équipements industriels et les systèmes électriques des bâtiments.

II. Structure de base d'un disjoncteur de charge

La structure d'undisjoncteur de chargeajoute des mécanismes d'extinction d'arc et de protection au commutateur de base. Les composants travaillent ensemble pour réaliser le « fonctionnement en charge » et la « protection contre les défauts » :

Mécanisme de fonctionnement : disponible en versions manuelle (bouton, poignée) et électrique, il entraîne l'action de contact via une transmission mécanique. Il a des positions « ouvert », « fermé » et « test ». Certains modèles disposent de fonctions de stockage d'énergie pour garantir une commutation rapide des contacts.

Système de contact : se compose de contacts principaux et de contacts auxiliaires. Les contacts principaux sont constitués de matériaux en alliage résistant à l'arc et à haute conductivité (tels que l'alliage argent-tungstène) pour transporter et interrompre le courant de charge du circuit principal ; les contacts auxiliaires sont utilisés pour la transmission du signal dans le circuit de commande (comme l'indication d'état et la commande de verrouillage).

Système d'extinction d'arc : structure auxiliaire centrale utilisée pour éteindre l'arc généré lorsque les contacts se cassent (plus le courant de charge est important, plus l'arc est fort). Les formes courantes incluent les grilles d'extinction d'arc, les capots d'extinction d'arc et les dispositifs d'éruption magnétique, qui accélèrent l'extinction de l'arc et empêchent l'érosion des contacts en divisant l'arc, en refroidissant l'arc ou en générant un champ magnétique pour allonger l'arc.

Mécanisme de protection : Divisé en modules de protection contre les surcharges et de protection contre les courts-circuits (certains modèles intègrent les deux) :

Protection contre les surcharges : Composée d'un bilame. En cas de surcharge, le bilame se déforme à cause de la chaleur, poussant le mécanisme à se déclencher et à déconnecter le circuit ;

Protection contre les courts-circuits : Composée d'un déclencheur électromagnétique. Lors d'un court-circuit, un courant fort est généré instantanément et la force électromagnétique amène le déclencheur à se déclencher rapidement (le temps de réponse est généralement de l'ordre de la milliseconde).

Dispositifs de positionnement et de verrouillage : le dispositif de positionnement assure une position claire et évite les erreurs de fonctionnement ; le dispositif de verrouillage (tel que le verrouillage mécanique et le verrouillage électrique) peut être lié à la porte de l'armoire et à d'autres équipements pour empêcher un fonctionnement sous tension ou une fermeture accidentelle.

Boîtier et borniers : le boîtier est constitué de matériaux isolants ignifuges (tels que le nylon renforcé et la céramique), offrant une protection contre les chocs électriques et les arcs électriques ; les borniers présentent une conception à grande section pour répondre aux exigences de transport de courant élevé.

III. Principe de fonctionnement de base du disjoncteur de charge

L'essence même du fonctionnement d'un disjoncteur de charge est « le contrôle marche/arrêt porteur + l'isolation automatique des défauts », spécifiquement divisé en deux scénarios : le fonctionnement conventionnel et la protection contre les défauts.

(I) Principe marche/arrêt conventionnel de portance

Opération de fermeture : le mécanisme de commande est entraîné manuellement ou électriquement, et les contacts principaux se ferment rapidement grâce à une transmission mécanique, tandis que les contacts auxiliaires commutent de manière synchrone (comme l'indicateur d'état marche/arrêt). Une fois les contacts principaux fermés, le circuit est connecté, la charge fonctionne normalement et le dispositif de positionnement verrouille la position de fermeture.

Opération d'ouverture : Le mécanisme de commande entraîne la séparation des contacts principaux, auquel cas le courant de charge génère un arc à travers l'espace de contact. Le système d'extinction d'arc intervient immédiatement, divisant l'arc à travers une grille d'extinction d'arc et allongeant l'arc avec un ventilateur magnétique, permettant à l'arc de se refroidir et de s'éteindre rapidement, évitant ainsi l'érosion des contacts ou la formation d'arcs et d'incendie. Finalement, les contacts principaux se séparent complètement, coupant le circuit.

(II) Principe de fonctionnement de la protection contre les pannes

Lorsqu'un défaut de surcharge ou de court-circuit survient dans le circuit, le mécanisme de protection déclenche automatiquement un déclenchement :

Protection contre les surcharges : lorsque le courant du circuit dépasse continuellement la valeur nominale (par exemple, calage du moteur, charge excessive), le bilame se déforme progressivement en raison de l'effet thermique du courant. Lorsque la déformation atteint un seuil, elle pousse le mécanisme de déclenchement à s'activer, déconnectant rapidement les contacts principaux et coupant le circuit de surcharge. Une fois le défaut résolu, le bilame refroidit et se réinitialise, permettant une refermeture manuelle pour rétablir le fonctionnement.

Protection contre les courts-circuits : lorsqu'un court-circuit se produit, un courant de court-circuit dix fois supérieur à la valeur nominale est instantanément généré. L'unité de déclenchement électromagnétique s'enclenche instantanément sous l'influence d'un champ magnétique de courant puissant, entraînant un déclenchement rapide du mécanisme de déclenchement (aucun délai requis). Les contacts principaux se séparent et le système d'extinction d'arc éteint l'arc de court-circuit, empêchant ainsi le défaut de s'aggraver.

IV. Classification et applications typiques des disjoncteurs de charge

(I) Classifications communes

Par fonction de protection :

* Disjoncteur uniquement : aucune protection contre les surcharges/courts-circuits ; utilisé uniquement pour la commutation de charge et l'isolation des défauts ; nécessite des fusibles.

* Protection contre les surcharges : protection intégrée contre les surcharges ; adapté aux scénarios avec de grandes fluctuations de charge (par exemple, pompes, ventilateurs).

* Protection complète : protection intégrée contre les surcharges et les courts-circuits ; aucun composant de protection supplémentaire n'est requis ; adapté au contrôle indépendant des équipements (par exemple, machines-outils, interrupteurs principaux dans les boîtes de distribution).

Par méthode de fonctionnement :

* Disjoncteur de charge manuel : actionné par une poignée/un bouton ; structure simple, faible coût ; adapté aux petits équipements ou aux scénarios de contrôle manuel.

* Disjoncteur de charge électrique : entraîné par un moteur ; peut être contrôlé à distance ; adapté aux gros équipements, aux lignes de production automatisées ou aux scénarios sans surveillance.

(II) Scénarios d'application typiques

Systèmes de distribution d'énergie basse tension : comme interrupteur principal pour les circuits de dérivation, permettant le contrôle marche/arrêt et l'isolation des défauts des circuits de charge (par exemple, distribution d'énergie au sol dans les immeubles de bureaux et les usines) ;

Contrôle des équipements industriels : en tant qu'interrupteur principal pour les équipements électriques tels que les moteurs, les pompes et les compresseurs, fournissant également un contrôle de démarrage et une protection contre les surcharges/courts-circuits (par exemple, interrupteurs d'alimentation principaux pour machines-outils, interrupteurs de commande de ventilateur) ;

Systèmes électriques du bâtiment : utilisés pour le contrôle de puissance des systèmes de climatisation, des circuits d'éclairage et des équipements de lutte contre l'incendie, garantissant la commutation de charge et la déconnexion d'urgence ;

Nouveaux champs d'énergie : utilisés comme interrupteurs latéraux DC/AC pour les onduleurs photovoltaïques et les équipements de stockage d'énergie, fournissant des fonctions de commutation de charge et de protection contre les pannes.

(V) Caractéristiques principales du principe de fonctionnement

*Capacité de commutation portante : les contacts principaux et le système d'extinction d'arc sont conçus pour résister à l'impact de commutation du courant de charge, permettant un fonctionnement sans déconnecter au préalable la charge, contrairement aux commutateurs de transfert ordinaires (qui ne peuvent commuter que dans des conditions à vide ou à faible charge).

*Fonctions de protection intégrées : la protection contre les surcharges et les courts-circuits peut être obtenue sansdisjoncteursou des fusibles, simplifiant la conception des circuits.

* Performances d'extinction rapide de l'arc : le système d'extinction d'arc assure une extinction rapide de l'arc lors de la déconnexion, évitant ainsi les risques de choc électrique et d'incendie et s'adaptant aux environnements de travail difficiles.

*Sécurité de verrouillage : la conception de verrouillage mécanique/électrique empêche les erreurs de fonctionnement, garantit la sécurité de l'équipement et du personnel et se conforme aux réglementations de sécurité électrique.

*Haute fiabilité : structure mécanique robuste et réponse précise du mécanisme de protection, adaptée à un fonctionnement fréquent ou à des scénarios de fonctionnement à long terme.