Qu'il s'agisse de concevoir des panneaux de commande pour des machines lourdes ou des micro-réseaux d'énergie renouvelable, de nombreux électriciens industriels ont été confrontés à cette question à un moment donné de leur carrière. L'utilisation du mauvais type de dispositif de protection ne se terminera certainement pas bien, mais qu'est-ce qui fait que le courant alternatif et le courant continu disjoncteurs différent ? Plongeons dans les détails techniques derrière ce problème qui revient souvent dans les applications commerciales et industrielles.

Les bases de la comparaison entre le courant alternatif et le courant continu

Pour rappel, le courant alternatif (CA) change périodiquement de polarité et d'amplitude dans une forme d'onde sinusoïdale au fil du temps, tandis que le courant continu (CC) circule en continu dans une seule direction. Cette distinction fondamentale affecte la manière dont les disjoncteurs et les fusibles fonctionnent pour interrompre les circuits défectueux.

Les disjoncteurs à courant alternatif reposent sur l'électromagnétisme : lorsque le courant oscille à travers des passages par zéro dans son onde sinusoïdale, le champ magnétique s'effondre et les contacts du disjoncteur s'ouvrent. Cependant, le courant continu n'oscille pas à travers zéro, donc la simple surveillance de l'amplitude du courant ne suffit pas pour la protection du circuit. D'autres considérations techniques entrent en jeu, nécessitant des disjoncteurs à courant continu spécialisés.

Utilisation d'un disjoncteur CA dans un circuit CC

Voici quelques considérations à garder à l’esprit lors de l’utilisation d’un circuit CA ou CC :

Mécanismes de déclenchement

Une différence essentielle réside dans le mécanisme de déclenchement interne utilisé pour couper le circuit. Dans les disjoncteurs à courant alternatif, il s'agit généralement d'un type thermomagnétique qui détecte la chaleur et les forces magnétiques du flux de courant alternatif. En revanche, les disjoncteurs à courant continu utilisent souvent des alliages de fusion ou des bandes bimétalliques pour transformer le courant en chaleur qui dilate physiquement un mécanisme.

L'absence de passage par zéro du courant signifie que les disjoncteurs CC ne disposent pas de l'assistance électromagnétique nécessaire pour éteindre l'arc de manière fiable lorsque les contacts se séparent. Un mécanisme de compensation est nécessaire, qui fonctionne indépendamment du sens du flux de courant. En termes simples, les déclenchements d'un disjoncteur CA reposent sur des propriétés propres au courant alternatif qui ne se traduisent pas dans les applications à courant continu.

Contacter Arcing

Un autre problème vient de l'arc électrique lorsque les contacts du circuit s'ouvrent. Les arcs électriques CA s'éteignent naturellement deux fois par cycle lorsque la polarité change. Mais les arcs électriques CC continuent de fonctionner de manière constructive jusqu'à ce que la coupure soit forcée, ce qui peut provoquer un réamorçage de l'arc électrique s'il n'est pas rapidement éteint. Ce phénomène souligne la nécessité de chambres de coupure intégrées, de ventilation ou de contacts spécialisés dans les disjoncteurs CC pour éteindre en toute sécurité les décharges à haute énergie.

Cotes et dimensions

Les différences ont également un impact sur le dimensionnement des composants et les paramètres de déclenchement. Contrairement au courant alternatif à fluctuations sinusoïdales, le courant continu reste constant en amplitude une fois établi. Les disjoncteurs CC doivent donc être correctement calibrés en fonction des conditions de charge réelles plutôt que de tenir compte des variations de crête/RMS du courant alternatif. Une sous-évaluation peut entraîner une défaillance prématurée ou un manque de protection.

La tension affecte également la conception et les valeurs nominales des disjoncteurs. Alors que la tension secteur CA est normalisée, les niveaux CC varient considérablement en fonction de l'application. Les systèmes industriels peuvent utiliser des tensions plus élevées qui nécessitent une isolation renforcée et une extinction d'arc dans les cadres et les contacts des disjoncteurs CC. Une sélection appropriée de la classe de tension est cruciale.

Considérations relatives à l’approbation

Il convient également de noter que les organismes de réglementation comme UL proposent des normes de sécurité différentes pour les disjoncteurs de courant alternatif et continu, en raison de leurs principes de fonctionnement et de leurs modes de défaillance différents. L'échange de types de disjoncteurs invalide toute certification ou homologation de sécurité, ce qui soulève des problèmes de conformité en fonction de l'environnement d'utilisation finale et des exigences des clients.

Conclusion

À la lumière des facteurs techniques examinés ici, l'utilisation d'un disjoncteur CA sur une alimentation CC n'est pas recommandée. Sans tenir compte de ces distinctions, le disjoncteur peut ne pas fournir une protection fiable contre les surcharges ou les courts-circuits en raison de mécanismes de déclenchement, de performances d'arc et de valeurs nominales des composants incompatibles. Une défaillance prématurée, un manque de contrôle de l'arc, une interruption imprécise ou des risques pour la sécurité peuvent potentiellement en résulter.

En acquérant une meilleure appréciation technique de ces différences systémiques, les ingénieurs et les professionnels peuvent se sentir en confiance pour spécifier les bons dispositifs de protection pour toute installation commerciale ou industrielle gérant une alimentation CA ou CC. 

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