Types de disjoncteurs et leur importance

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Dans le monde électrique et électronique, il existe de nombreux cas d'accident. Cela entraînera de graves dommages aux bâtiments, bureaux, maisons, écoles, industries, etc. La tension et le courant de confiance ne sont pas corrects, bien que des mesures de sécurité soient prises. Une fois les disjoncteurs installés, ils contrôlent l'augmentation soudaine de la tension et du courant. Cela aidera de tout accident. Les disjoncteurs sont comme le cœur du système électrique. Il existe différents types de disjoncteurs où ceux-ci sont installés en fonction de la puissance nominale du système. Dans la maison, différents types de disjoncteurs sont utilisés et pour les industries, un autre type de disjoncteur est utilisé. Discutons en détail des différents types de disjoncteurs et de leur importance.

Qu'est-ce qu'un disjoncteur?

Un disjoncteur électrique est un appareil de commutation qui peut être actionné automatiquement ou manuellement pour protéger et contrôler le système d'alimentation électrique . Dans le système d'alimentation moderne, la conception du disjoncteur a changé en fonction des courants énormes et pour empêcher l'arc pendant le fonctionnement.




Disjoncteur

Disjoncteur

L'électricité qui arrive aux maisons, aux bureaux, aux écoles ou aux industries ou à tout autre endroit à partir des réseaux de distribution d'énergie forme un grand circuit. Ces lignes qui sont connectées à la centrale électrique formant à une extrémité sont appelées le fil chaud et les autres lignes se connectant à la terre formant une autre extrémité. Chaque fois que la charge électrique circule entre ces deux lignes, elle développe un potentiel entre elles. Pour le circuit complet, la connexion des charges (appareils) offre une résistance au flux de charge et tout le système électrique à l'intérieur de la maison ou des industries fonctionnera sans problème.



Ils fonctionnent sans problème tant que les appareils sont suffisamment résistants et ne provoquent pas de surintensité ou de tension. Les raisons de chauffer les fils sont une charge excessive qui circule dans le circuit ou un court-circuit ou une connexion soudaine du fil chaud au fil de terre chaufferait les fils, provoquant un incendie. Le disjoncteur empêchera de telles situations qui coupent simplement le circuit restant.

Fonctionnement de base des types de disjoncteurs

Eh bien, nous savons ce qu'est un disjoncteur . Maintenant, cette section explique sur principe de fonctionnement du disjoncteur .

En tant qu'ingénieur électricien, il est crucial de connaître le fonctionnement de cet appareil, non seulement un ingénieur mais pour l'ensemble des gens qui sont dans ce domaine, ils doivent en être conscients. Le dispositif comprend une paire d'électrodes dont l'une est statique et l'autre est mobile. Lorsque les deux contacts établissent un contact, le circuit se ferme et lorsque ces contacts ne sont pas ensemble, le circuit passe dans un état fermé. Cette opération dépend de la nécessité du travailleur si le circuit doit être dans un état OUVERT ou FERMÉ dans la phase initiale.


Condition 1: Supposons que l'appareil est fermé au premier étage afin de créer un circuit, lorsqu'il y a des dommages ou lorsque le travailleur pense à OUVERT, alors l'indicateur logique stimule le relais de déclenchement qui déconnecte les deux contacts en fournissant un mouvement à la bobine mobile qui est éloignée de la bobine constante.

Cette opération semble être si simple et facile, mais la vraie complication est que lorsque deux contacts sont éloignés, il y aura une énorme variation de potentiel temporaire entre deux contacts qui facilitent la transition des grands électrons du potentiel élevé au faible potentiel. Tandis que cet espace temporaire entre les contacts opère un diélectrique pour que les électrons passent d'une électrode à une autre.

Lorsque la variation de potentiel est supérieure à la force de rigidité diélectrique, alors il y aura un mouvement d'électrons d'une électrode à une autre. Cela ionise le mode diélectrique qui pourrait conduire à la création d'un énorme allumage entre les électrodes. Cet allumage est appelé un ARC . Même cet allumage reste pendant quelques microsecondes, il a la capacité d'endommager l'ensemble du disjoncteur, causant des dommages à l'ensemble de l'équipement et du boîtier. Afin d'éliminer cet allumage, la capacité diélectrique qui sépare les deux électrodes doit être éteinte avant que le circuit ne soit endommagé.

Phénomène de l'arc

Lors du fonctionnement des disjoncteurs, l'arc est celui qui doit être clairement observé. Alors le phénomène d'arc dans les disjoncteurs a lieu au moment des cas défectueux. Par exemple, lorsqu'il y a un flux important de courant à travers les contacts avant que l'approche défensive n'ait lieu et initie les contacts.

Au moment où les contacts sont en état OUVERT, la zone de contact diminue rapidement et il se produit une augmentation de la densité de courant en raison de l'énorme courant SC. Ce phénomène dirige l'élévation de température et cette génération de chaleur suffit à ioniser le milieu d'interruption. Le milieu ionisé agit lorsque le conducteur et l'arc sont retenus entre les contacts. L'arc crée un chemin de résistance minimale pour les contacts et il y aura un flux de courant énorme pendant toute la durée de l'existence de l'arc. Cette condition endommage le fonctionnement du disjoncteur.

Pourquoi l'arc se produit?

Avant de connaître les approches de terminaison d'arc, évaluons les paramètres qui sont responsables de l'apparition de l'arc. Les raisons sont:

  • La variation potentielle qui existe entre les contacts
  • Particules ionisées entre les contacts

Cette variation de potentiel qui se situe entre les contacts est suffisante pour l'existence d'un arc car la distance du contact est minimale. De plus, le milieu d'ionisation a la capacité de préserver l'arc.

Voici les raisons de l'arc génération.

Classification des disjoncteurs

Les différents types de disjoncteurs haute tension comprennent les suivants

  • Disjoncteur air
  • Disjoncteur SF6
  • Disjoncteur à vide
  • Disjoncteur d'huile
  • Disjoncteur air
Types de disjoncteurs

Types de disjoncteurs

Disjoncteur air

Ce disjoncteur fonctionnera dans l'air le milieu de trempe est un arc à pression atmosphérique. Dans de nombreux pays, le disjoncteur à air est remplacé par un disjoncteur à huile. À propos du disjoncteur à huile, nous en discuterons plus tard dans l'article. Ainsi, l'importance de l'ACB est toujours un choix préférable pour utiliser un disjoncteur Air jusqu'à 15KV. Ceci est dû au fait que le disjoncteur à huile peut prendre feu lorsqu'il est utilisé à 15V.

Disjoncteur à air

Disjoncteur à air

Les deux types de disjoncteurs à air sont

  • Disjoncteur à air ordinaire
  • Disjoncteur Airblast

Disjoncteur à air ordinaire

Un disjoncteur à air ordinaire est également appelé disjoncteur à explosion croisée. En cela, le disjoncteur est équipé d'une chambre qui entoure les contacts. Cette chambre est connue sous le nom de goulotte à arc.

Cet arc est fait pour y pénétrer. En réalisant le refroidissement du disjoncteur à air, une goulotte d'arc aidera. A partir du matériau réfractaire, une goulotte à arc est réalisée. Les parois internes de la goulotte d'arc sont conformées de manière à ce que l'arc ne soit pas forcé à proximité. Il pénétrera dans le canal sinueux projeté sur une paroi de la goulotte à arc.

La goulotte à arc aura de nombreux petits compartiments et de nombreuses divisions qui sont des plaques métalliques séparées. Ici, chacun des petits compartiments se comporte comme une mini-chute d'arc et la plaque de séparation métallique agit comme des séparateurs d'arc. Toutes les tensions d'arc seront supérieures à la tension du système lorsque l'arc se divisera en une série d'arcs. Il n'est préférable que pour les applications basse tension.

Disjoncteur de souffle d'air

Les disjoncteurs Airblast sont utilisés pour une tension système de 245 kV, 420 kV et même plus. Les disjoncteurs Airblast sont de deux types:

  • Disjoncteur axial
  • Soufflage axial avec contact mobile glissant.

Brise-explosion axiale

Dans le brise-jet axial, le contact mobile du brise-souffle axial sera en contact. L'orifice de la buse est fixé au contact d'un disjoncteur dans un état normalement fermé. Un défaut se produit lorsque la haute pression est introduite dans la chambre. La tension est suffisante pour maintenir l'air à haute pression lorsqu'il s'écoule à travers l'orifice de la buse.

Type de souffle d

Type de souffle d'air

Avantages du bécher de circuit Air-Blast
  • Il est utilisé lorsqu'un fonctionnement fréquent est requis en raison d'une énergie d'arc moindre.
  • Il est sans risque d'incendie.
  • De petite taille.
  • Cela nécessite moins d'entretien.
  • La trempe à l'arc est beaucoup plus rapide
  • La vitesse du disjoncteur est beaucoup plus élevée.
  • La durée de l'arc est la même pour toutes les valeurs du courant.
Inconvénients du disjoncteur Air-Blast
  • Cela nécessite un entretien supplémentaire.
  • L'air a des propriétés d'extinction d'arc relativement plus faibles
  • Il contient un compresseur d'air de grande capacité.
  • À partir de la jonction du tuyau d'air, il peut y avoir un risque de fuite de pression d'air
  • Il existe un risque de forte augmentation du taux de coupure de courant et de tension de réamorçage.
Application et utilisations du disjoncteur à air
  • Il est utilisé pour la protection des installations, des machines électriques, des transformateurs, des condensateurs et des générateurs
  • Un disjoncteur à air est également utilisé dans le système de partage d'électricité et GND environ 15Kv
  • Également utilisé dans les applications de courants et de tension faibles et élevés.

Disjoncteur SF6

Dans le disjoncteur SF6, les contacts porteurs de courant fonctionnent dans du gaz hexafluorure de soufre appelé disjoncteur SF6. C'est une excellente propriété isolante et une électro-négativité élevée. On peut comprendre que, la haute affinité d'absorber les électrons libres. L'ion négatif se forme lorsqu'un électron libre entre en collision avec la molécule de gaz SF6, il est absorbé par cette molécule de gaz. Les deux modes d'attachement de l'électron avec les molécules de gaz SF6 sont

SF6 + e = SF6
SF6 + e = SF5- + F

Les ions négatifs qui se forment seront beaucoup plus lourds qu'un électron libre. Par conséquent, par rapport à d'autres gaz courants, la mobilité globale de la particule chargée dans le gaz SF6 est bien moindre. La mobilité des particules chargées est principalement responsable de la conduite du courant à travers un gaz. Par conséquent, pour les particules chargées plus lourdes et moins mobiles dans le gaz SF6, il acquiert une rigidité diélectrique très élevée. Cette bonne propriété de transfert de chaleur de gaz en raison de la faible viscosité gazeuse. Le SF6 est 100 fois plus efficace dans les milieux d'extinction d'arc qu'un disjoncteur à air. Il est utilisé pour les systèmes d'alimentation électrique moyenne et haute tension de 33KV à 800KV.

Disjoncteurs SF6

Disjoncteurs SF6

Types de disjoncteurs dans SF6

  • Disjoncteur SF6 à un seul interrupteur appliqué jusqu'à 220
  • Deux interrupteurs disjoncteur SF6 appliqués jusqu'à 400
  • Disjoncteur SF6 à quatre interrupteurs appliqués jusqu'à 715V

Disjoncteur à vide

Un disjoncteur à vide est un circuit dans lequel un vide est utilisé pour éteindre l'arc. Il a un caractère de récupération diélectrique, une excellente interruption et peut interrompre le courant haute fréquence qui résulte de l'instabilité de l'arc, superposé au courant de fréquence de ligne.

Le principe de fonctionnement du VCB aura deux contacts appelés électrodes qui resteront fermés dans des conditions de fonctionnement normales. Supposons qu'un défaut se produit dans n'importe quelle partie du système, puis la bobine de déclenchement du disjoncteur est mise sous tension et finalement, le contact se sépare.

Disjoncteur à vide

Disjoncteur à vide

Les contacts de moment du disjoncteur sont ouverts dans le vide, c'est-à-dire 10-7 à 10-5 Torr un arc est produit entre les contacts par l'ionisation des vapeurs métalliques des contacts. Ici, l'arc s'éteint rapidement, cela se produit car les électrons, les vapeurs métalliques et les ions produits pendant l'arc se condensent rapidement à la surface des contacts CB, ce qui entraîne une récupération rapide de la rigidité diélectrique.

Avantages

  • Les VCB sont fiables, compacts et durables
  • Ils peuvent interrompre tout courant de défaut.
  • Il n'y aura aucun risque d'incendie.
  • Aucun bruit n'est produit
  • Il a une rigidité diélectrique plus élevée.
  • Il nécessite moins de puissance pour l'opération de contrôle.

Disjoncteur d'huile

Dans ce type de circuit, l'huile de disjoncteur est utilisée, mais l'huile minérale est préférable. Il agit mieux comme propriété isolante que l'air. Le contact mobile et le contact fixe sont immergés à l'intérieur de l'huile isolante. Lorsque la séparation du courant a lieu, puis des contacts porteurs dans l'huile, l'arc dans le disjoncteur est initialisé au moment de la séparation des contacts, et à cause de cet arc dans l'huile est vaporisé et décomposé en hydrogène gazeux et crée finalement un bulle d'hydrogène autour de l'arc.

Cette bulle de gaz fortement comprimée autour et l'arc empêche le réamorçage de l'arc après que le courant ait atteint les passages à zéro du cycle. L'OCB est le plus ancien type de disjoncteur.

Différents types de disjoncteurs dans le type d'huile

  • Disjoncteur d'huile en vrac
  • Disjoncteur d'huile minimum

Disjoncteur d'huile en vrac (BOCB)

Dans le BOCB, l'huile est utilisée pour l'arc du milieu d'extinction et également pour le milieu isolant entre les parties de terre du disjoncteur et les contacts porteurs de courant. La même huile isolante pour transformateur est utilisée.

Le principe de fonctionnement du BOCB dit que lorsque les contacts porteurs de courant dans l'huile sont séparés, un arc est alors généré entre les contacts séparés. L'arc qui s'établit produira une bulle de gaz à croissance rapide autour de l'arc. Les contacts mobiles s'éloignent du contact fixe de l'arc et cela se traduit par une augmentation de la résistance de l'arc. Ici, l'augmentation de la résistance entraînera une baisse de la température. D'où les formations réduites de gaz entourent l'arc.

Lorsque le courant passe par le passage par zéro, la désactivation de l'arc dans le BOCB a lieu. Dans le récipient totalement étanche, la bulle de gaz est enfermée à l'intérieur de l'huile. L'huile entourera la bulle avec une pression élevée, ce qui se traduira par un gaz hautement comprimé autour de l'arc. Lorsque la pression augmente, la désionisation du gaz augmente également, ce qui entraîne une extinction de l'arc. L'hydrogène gazeux aidera à refroidir l'extinction de l'arc dans le disjoncteur à huile.

Avantages
  • Bonne propriété de refroidissement en raison de la décomposition
  • L'huile a une rigidité diélectrique élevée
  • Il agit comme un isolant entre la terre et les parties sous tension.
  • L'huile utilisée ici absorbera l'énergie de l'arc en se décomposant
Désavantages
  • Il ne permettra pas une vitesse d'interruption élevée
  • Cela prend un long temps d'arc.

Disjoncteur minimum d'huile

C'est un disjoncteur qui utilise l'huile comme moyen d'interruption. Le disjoncteur d'huile minimum placera l'unité d'interruption dans une chambre isolante au potentiel sous tension. Mais un matériau isolant est disponible dans la chambre de coupure. Il nécessite moins d'huile, c'est donc ce qu'on appelle un disjoncteur d'huile minimum.

Avantages
  • Cela nécessite moins d'entretien.
  • Il convient à la fois au fonctionnement automatique et manuel.
  • Cela nécessite un espace plus petit
  • Le coût du pouvoir de coupure en MVA est également moindre.
Désavantages
  • L'huile se détériore à cause de la carbonisation.
  • Il y a une possibilité d'explosion et d'incendie
  • Comme il contient une plus petite quantité d'huile, la carbonisation augmente.
  • Il est très difficile d'éliminer les gaz de l'espace entre les contacts.

En outre, les disjoncteurs sont classés en fonction de différents types et ceux-ci sont:

Basé sur la classe de tension

La catégorisation initiale des disjoncteurs dépend de la tension fonctionnelle à utiliser. Il existe principalement deux types de disjoncteurs basés sur la tension et ceux-ci sont:

  • Haute tension - À mettre en œuvre à des niveaux de tension supérieurs à 1000V. Ceux-ci sont ensuite divisés en appareils 75kV et 123kV.
  • Basse tension - À mettre en œuvre à des niveaux de tension inférieurs à 1000 V
Basé sur le type d'installation

Ces appareils sont également divisés en fonction de l'emplacement d'installation, c'est-à-dire des emplacements fermés ou en plein air. En général, ceux-ci fonctionnent à un niveau de tension extrêmement élevé. Les disjoncteurs fermés sont conçus pour être utilisés à l'intérieur du bâtiment ou ceux qui ont des composés imperméables aux intempéries. La variation cruciale entre ces deux types est les constructions et les composés d'emballage, tandis que la conception interne telle que l'équipement de maintien actuel et la fonctionnalité est presque similaire.

Basé sur le type de conception externe

Selon la conception physique de la construction, les disjoncteurs sont à nouveau de deux types:

Type de réservoir mort - Ici, l'équipement de commutation est situé dans la cuve au potentiel de base et celui-ci est entouré par le milieu de blindage et les interrupteurs. Ceux-ci sont principalement utilisés dans les États américains.

Type de réservoir en direct - Ici, l'équipement de commutation est situé dans la cuve au potentiel maximum et celui-ci est entouré par le milieu de blindage et les interrupteurs. Ceux-ci sont principalement utilisés en Europe et dans les États asiatiques

Basé sur le type de milieu d'interruption

C'est la catégorisation cruciale des disjoncteurs. Ici, les dispositifs sont classés en fonction de l'approche de destruction d'arc et du milieu d'interruption. En général, ces deux éléments apparaissaient comme les paramètres cruciaux dans la construction des disjoncteurs et ils régissaient sur les autres facteurs de construction. La plupart du temps, l'huile et l'air sont utilisés comme moyens d'interruption. En dehors de ceux-ci, il existe également de l'hexafluorure de soufre et du vide agissant comme des milieux d'interruption. Ces deux sont les plus utilisés de nos jours.

Disjoncteurs HVDC

C'est un appareil de commutation qui obstrue le flux général de courant dans le circuit. En cas de dommage, le crée une distance entre les contacts mécaniques de l'appareil et le disjoncteur se met donc en état OUVERT. Ici, la coupure du circuit est quelque peu compliquée car le flux de courant n'est qu'unidirectionnel et n'existe pas de courant nul. L'utilisation cruciale de cet appareil est d'obstruer la plage de haute tension du courant continu dans le circuit. Alors que le circuit AC obstrue de manière transparente l'arc à la condition du courant nul, car la dissipation d'énergie est presque nulle. La distance de contact doit retrouver la capacité diélectrique pour supporter le niveau de récupération temporaire de tension.

Fonctionnement HVDC

Fonctionnement HVDC

Dans le cas des disjoncteurs CC, le problème est plus compliqué car les ondes CC n'auront pas de courants nuls. Et l'obstruction d'arc obligatoire conduit au développement d'énormes niveaux de tension de récupération transitoire et elle réamorce sans obstruction d'arc et cause des dommages finaux aux contacts mécaniques. Dans la construction d'un appareil HVDC, la plupart du temps, on a résisté à trois problèmes, à savoir:

  • Obstruction du réamorçage de l'arc
  • Intempérance de l'énergie stockée
  • Génération de courant nul artificiel

Disjoncteurs standard

Ces appareils observent de manière cruciale la fonctionnalité de l'appareil. Ces disjoncteurs standard sont unipolaires et bipolaires.

Disjoncteurs unipolaires

Ces appareils possèdent les fonctionnalités de

  • Principalement utilisé dans les applications domestiques
  • Protège le fil sous tension unique
  • Ceux-ci fournissent près de 120 V de tension au circuit
  • Ils détiennent la capacité de gérer 15 ampères à 30 ampères
  • Les disjoncteurs unipolaires sont en trois variétés et sont de taille normale (ayant une largeur de 1 pouce), demi-taille (ayant une largeur d'un demi-pouce) et jumelés (ayant une largeur d'un pouce composée de deux interrupteurs et gère un couple circuits).

Disjoncteurs bipolaires

Ces appareils possèdent les fonctionnalités de

  • Ceux-ci fournissent presque 120V / 240V de tension au circuit
  • Ils détiennent la capacité de gérer 15 ampères à 30 ampères
  • Principalement utilisé dans d'énormes applications comme les appareils de chauffage et les séchoirs
  • Protège deux fils sous tension

Dans cet article, les différents types de disjoncteurs, c'est-à-dire le disjoncteur à air, le disjoncteur SF6, le disjoncteur à vide et le disjoncteur à huile ont été abordés dans un bref détail juste pour comprendre le concept de base de ces disjoncteurs . Et leur subdivision est également discutée avec les avantages et les inconvénients. Nous avons discuté de chaque concept très clairement. Si vous n'avez compris aucun des sujets, vous pensez qu'il manque des informations, ou pour mettre en œuvre des projets électriques pour les étudiants en génie, n'hésitez pas à commenter dans la section ci-dessous.