Beaucoup de gens pensent instinctivement : « La formation d'arcs est gênante ; ne serait-il pas préférable qu'il n'y ait pas d'arc du tout ? »
Dans les systèmes AC, cependant, la réalité est exactement le contraire.
Si les contacts devaient se séparer et interrompre avec force le courant , l'énergie stockée dans l'inductance du circuit serait instantanément transférée vers des capacités parasites. Cela peut créer des surtensions dangereuses et même conduire à des phénomènes de réamorçage..
Un arc contrôlé se comporte comme un interrupteur contrôlable : il permet à l'énergie de la charge d'être libérée de manière ordonnée et renvoyée à la source d'alimentation, puis s'éteint à un passage par zéro de courant favorable . Ce n'est qu'une fois que le disjoncteur a résisté et dissipé avec succès la tension transitoire de récupération (TRV) que le système peut être considéré comme véritablement et en toute sécurité restauré.
Le processus d'interruption d'un appareil de commutation peut être décrit par les quatre étapes suivantes :
Séparation des contacts → Amorçage de l'arc
Maintien de l'arc jusqu'au 'temps d'arc minimum'
Courant zéro → Désionisation → Extinction de l'arc
Aspect et tenue du TRV → Décroissance transitoire jusqu'à la tension de rétablissement (RV)
Figure 1 : Les quatre processus d’interruption
Lorsque les contacts commencent à se séparer, de minuscules ponts de contact subsistent. La densité de courant locale devient extrêmement élevée, provoquant la fusion, la vaporisation et l'ionisation du matériau de contact . Un canal de plasma (un arc électrique) se forme dans le milieu d'extinction de l'arc (air, huile, SF₆ ou vapeur métallique sous vide).
Ce processus n'indique pas une perte de contrôle. Au lieu de cela, il transfère l'énergie dans un canal conducteur gérable , empêchant ainsi une augmentation immédiate d'une surtension excessive. Le but de cette étape est de créer un espace de contact et des conditions de refroidissement suffisants pour l'extinction ultérieure de l'arc.
Durant cette étape, le courant continue de circuler dans l’arc. L'énergie magnétique stockée dans la charge, généralement inductive, est progressivement renvoyée à la source d'alimentation via l'arc..
Les disjoncteurs utilisent diverses techniques de contrôle de l'arc, telles que :
Soufflage de gaz ou débit d'huile pour éliminer les médias ionisés
Éruption magnétique pour allonger et diviser l'arc
Diffusion rapide de vapeur métallique dans des environnements sous vide
L'expérience et les tests montrent qu'un temps d'arc minimum et une séparation de contact suffisante sont essentiels pour que le disjoncteur soit capable de réaliser une véritable interruption au prochain zéro du courant.
Figure 2 : Temps d'arc minimum d'un appareil de commutation triphasé
Lorsque le courant alternatif s'approche de zéro, si le refroidissement et la séparation des contacts sont adéquats, l'arc se désionise rapidement , la rigidité diélectrique entre les contacts se rétablit rapidement et l'arc s'éteint au passage à zéro. Le courant est alors véritablement interrompu.
Il est important de noter que l'interruption ne se produit pas simplement lorsque les contacts se séparent . La véritable interruption n'est obtenue qu'au moment du courant zéro avec une désionisation réussie . La possibilité d'une interruption au premier passage par zéro est étroitement liée au temps d'arc minimum de l'étape précédente, à la vitesse d'ouverture des contacts, à la conception du champ d'écoulement et à la sélection des matériaux.
Figure 3 : RRRV et TRV
Après l'extinction de l'arc, une tension de récupération transitoire (TRV) apparaît immédiatement aux bornes des contacts ouverts. Cette tension est formée par la superposition de composants côté source et côté charge et présente généralement une forme d'onde oscillatoire multifréquence..
Le disjoncteur doit résister, dans des limites normées :
Le taux d'augmentation de la tension de récupération (RRRV)
Le facteur d’amplification maximal du TRV
Dans le cas contraire, l'arc pourrait se rallumer avant la récupération complète du diélectrique. À mesure que le transitoire se dissipe, la tension revient à la à fréquence industrielle tension de récupération (RV) . À ce stade, le processus d’interruption est terminé et l’équipement peut être remis en service immédiatement.
L'interruption sûre par un disjoncteur dépend d' une bonne gestion de l'arc et de la capacité à résister au TRV . Lorsque l’arc est contrôlé efficacement, l’énergie est libérée en douceur, les surtensions sont évitées et le système peut véritablement revenir à un état de fonctionnement sûr et stable.
Je suis Eric , ingénieur électricien au sein de l'équipe AISIKAI. Je partagerai des articles techniques sur les interrupteurs , , les disjoncteurs et autres appareils électriques. Avec 10 ans d'expérience dans les projets électriques, je m'engage à fournir des solutions électriques professionnelles.
