Pièces d’un disjoncteur : comment fonctionnent-elles ?

UN disjoncteur est un dispositif de sécurité essentiel qui arrête automatiquement le flux électrique lorsqu'une surcharge, un court-circuit ou un défaut se produit. 

Il prévient les incendies électriques, les dommages matériels et l’électrocution. 

Les éléments clés d’un disjoncteur, tels que les contacts, le déclencheur et l’extincteur d’arc, fonctionnent ensemble pour détecter les défauts et interrompre le courant en toute sécurité.

Dans cet article, nous décomposerons les composants du disjoncteur, expliquerons leurs fonctions et explorerons le but d'un disjoncteur dans les applications résidentielles, commerciales et industrielles.

Définition du disjoncteur en physique

En physique et en génie électrique, un disjoncteur est un appareil de commutation qui peut ouvrir et fermer un circuit manuellement ou automatiquement dans des conditions normales et anormales. 

Contrairement aux fusibles, qui doivent être remplacés après déclenchement, les disjoncteurs peuvent être réinitialisés et réutilisés plusieurs fois.

Les disjoncteurs sont largement utilisés dans les systèmes électriques, les usines industrielles et les panneaux électriques domestiques pour garantir la sécurité électrique et la fiabilité du système.

Principaux composants d'un disjoncteur

Un disjoncteur se compose de plusieurs composants clés, chacun jouant un rôle crucial dans la détection et l'interruption des courants défectueux.

#1. Cadre (corps/boîtier)

Le châssis ou boîtier est l'enveloppe extérieure du disjoncteur, qui assure le support mécanique et l'isolation. Il :

• Protège les composants internes de la poussière, de l’humidité et des dommages physiques.
• Fournit une isolation diélectrique pour éviter les fuites électriques.
• Abrite diverses pièces telles que le mécanisme de fonctionnement et le déclencheur.

Les châssis des disjoncteurs basse tension sont généralement fabriqués à partir de plastique haute résistance ou de matériaux de boîtier moulés, tandis que les disjoncteurs industriels utilisent des boîtiers recouverts de métal pour une durabilité accrue.

#2. Contacts (contacts fixes et mobiles)

Les contacts sont les principaux éléments porteurs de courant du disjoncteur. 

Ils se composent de :

• Contacts fixes : Pièces métalliques fixes où circule le courant en fonctionnement normal.
• Contacts mobiles : connectez et déconnectez les contacts fixes pour permettre ou interrompre le flux de courant.

En fonctionnement normal, les contacts restent fermés, laissant passer l'électricité. 

Lorsqu'un défaut se produit, le contact mobile se sépare du contact fixe, coupant le circuit et arrêtant le courant.

#3. Mécanisme de fonctionnement

Le mécanisme de commande est responsable de la mise en marche et de l'arrêt manuels ou automatiques du disjoncteur. 

Il comprend :

• Poignée ou interrupteur à bascule : utilisé pour le fonctionnement manuel.
• Mécanisme à ressort : Stocke l'énergie pour une déconnexion rapide en cas de défaut.
• Système de verrouillage : maintient le disjoncteur en position ON jusqu'à ce qu'un déclenchement se produise.

Le mécanisme doit agir rapidement et de manière fiable pour éviter des dommages excessifs aux circuits électriques.

#4. Unité de déclenchement (mécanisme de détection)

Le déclencheur est le cerveau du disjoncteur. Il détecte les défauts électriques et signale l'ouverture du disjoncteur. 

Il existe trois principaux types de déclencheurs :

• Déclenchement thermique (bande bimétallique) : Réagit à une surintensité prolongée en se pliant sous l'effet de la chaleur, déclenchant ainsi le disjoncteur.
• Déclencheur magnétique (bobine électromagnétique) : réagit aux surtensions soudaines, comme les courts-circuits, en tirant instantanément sur un loquet pour déclencher le disjoncteur.
• Unité de déclenchement électronique : utilise des capteurs et des microprocesseurs pour fournir un contrôle de déclenchement précis.

Les disjoncteurs modernes utilisent souvent une combinaison de déclencheurs thermiques et magnétiques pour une protection améliorée.

#5. Extincteur d'arc (chute d'arc)

Lorsqu'un disjoncteur s'ouvre sous charge, un arc électrique se forme entre les contacts de séparation. Cet arc doit être rapidement éteint pour éviter tout dommage. 

L'extincteur d'arc aide en :

• Diviser l'arc en sections plus petites.
• Refroidissement et dispersion de l'arc à l'aide de plaques d'arc.
• Redirection de l'arc loin des contacts.

Les chambres de coupure sont constituées de matériaux isolants résistants à la chaleur, comme la céramique ou le plastique renforcé de fibres, pour résister aux températures extrêmes.

#6. Connexions des terminaux

Les connexions des bornes sont les endroits où les fils électriques entrants et sortants se connectent au disjoncteur. 

Ces terminaux doivent :

• Soyez bien fixé pour éviter les connexions desserrées, ce qui peut provoquer une surchauffe.
• Prend en charge différents calibres de fil en fonction de l'ampérage du disjoncteur.
• Être fabriqué en cuivre ou en aluminium pour une conductivité efficace.

Un câblage approprié du panneau de disjoncteurs est essentiel pour les performances et la sécurité du système.

Les disjoncteurs sont classés par

Les disjoncteurs sont disponibles en différents types en fonction de leur fonction, de leur niveau de tension et de leur mécanisme de fonctionnement.

1. Classification par niveau de tension

Les disjoncteurs résidentiels sont à basse tension, tandis que les systèmes industriels utilisent des disjoncteurs à moyenne et haute tension.

2. Classification par mécanisme d'interruption

Chaque type offre des avantages uniques en fonction de l'application.

Quelle est la fonction d'un disjoncteur ?

L'objectif principal d'un disjoncteur est de protéger les systèmes électriques contre les dommages dus à :

1. Surcharges:Lorsque la demande électrique dépasse la capacité du fil, le disjoncteur se déclenche pour éviter la surchauffe.
2. Courts-circuits:Si une connexion directe se forme entre les fils sous tension et neutres, le disjoncteur coupe instantanément le courant pour éviter les incendies.
3. Défauts à la terre:Si de l'électricité fuit vers le sol, un disjoncteur différentiel se déclenche pour protéger contre les chocs électriques.

Les disjoncteurs jouent un rôle essentiel dans la sécurité et la fiabilité électriques.

Protection par disjoncteur dans différentes applications

Les disjoncteurs sont utilisés dans divers contextes pour assurer protection et sécurité.

#1. Usage résidentiel

• Protégez les lumières, les prises et les appareils contre les surintensités.
• Les disjoncteurs GFCI empêchent les chocs électriques dans les salles de bains et les cuisines.
• Les disjoncteurs AFCI arrêtent les incendies électriques causés par un câblage défectueux.

#2. Utilisation commerciale et industrielle

• Protégez les grandes machines et les panneaux électriques dans les usines.
• Prévenez les pannes dans les hôpitaux, les centres de données et les bureaux.
• Entretenir les systèmes de distribution d’énergie pour les opérations à haute énergie.

#3. Réseaux électriques et sous-stations

• Les disjoncteurs haute tension contrôlent le flux d’électricité dans les réseaux de transmission.
• Ils préviennent les pannes de courant et les défaillances du réseau à grande échelle.

Pièces du disjoncteur : réflexions finales

Un disjoncteur est un élément essentiel de la sécurité électrique, conçu pour détecter, interrompre et protéger contre les défauts électriques. 

Les éléments clés d'un disjoncteur, tels que les contacts, le déclencheur et l'extincteur d'arc, fonctionnent ensemble pour assurer une distribution d'énergie sûre et efficace.

La compréhension des composants des disjoncteurs aide à sélectionner, installer et entretenir ces appareils pour les applications résidentielles, commerciales et industrielles.