A circuit breaker is an electrical switch designed to protect an electrical circuit from damage caused by overcurrent/overload or short circuit. Its basic function is to interrupt current flow after protective relays detect a fault.
Take an indepth look at circuit breakers with a special emphasis on the Eaton's most technologically advanced circuit breaker, the Power Defense molded case circuit breaker.
Le Code canadien de l'électricité (CCE) définit une surintensité comme étant tout courant supérieur au courant nominal de l'équipement ou du courant admissible des conducteurs. Une surintensité peut être provoquée par une surcharge, un court-circuit, un arc électrique ou un défaut de terre. Les surintensités peuvent causer des incendies, endommager l'isolation des conducteurs les équipements.
Selon le CCE, une surcharge survient lorsqu'un équipement est sollicité à une puissance supérieure sa puissance nominale à pleine charge, ou lorsque l’intensité du courant traversant un conducteur est supérieur à sa valeur nominale pendant une période suffisante pouvant causer des dommages ou une surchauffe dangereuse. Une surcharge N'EST PAS un court-circuit, un défaut de terre ou d’arc.
Un court-circuit survient lorsque l’intensité du courant traversant un conducteur dépasse son intensité nominale à pleine charge. De même, comme son nom l'indique, un court-circuit quitte son chemin normal et prend un raccourci pour contourner la charge et revenir à la source d'alimentation. Un court-circuit est une surintensité et non une surcharge.
Même si les disjoncteurs à basse et à moyenne tension se distinguent quant à leur intensité nominale, à leur tension nominale et aux applications auxquels ils sont destinés, ils sont tous équipés de cinq principaux composants communs.
Les cinq composants communs des disjoncteurs sont :
Un boîtier métallique est assemblé avec des pièces de métal coupées avec précision, boulonnées et soudées ensemble. Eaton offre des disjoncteurs d'alimentation à basse tension et des disjoncteurs sous vide à moyenne tension sous boîtiers métalliques.
Les boîtiers moulés sont fabriqués à partir de solides matériaux isolés comme le polyester-verre ou des résines composites thermodurcies (boîtiers en plastique). Eaton offre des disjoncteurs miniatures, des disjoncteurs sous boîtier moulé, des disjoncteurs sous boîtier isolé et des disjoncteurs d'alimentation à basse tension dans des boîtiers moulés.
Le mécanisme de manoeuvre a pour fonction d'ouvrir et de fermer le disjoncteur. Un mécanisme à bascule est d’un type dit à ouverture et à fermeture rapide, ce qui signifie que la vitesse à laquelle les contacts s'ouvrent ou se ferment est indépendante de la vitesse à laquelle le levier est actionné.
En plus d'indiquer si le disjoncteur est ON ou OFF, le levier du mécanisme de manoeuvre indique aussi lorsque le disjoncteur est déclenché en se positionnant à mi-chemin entre les positions ON et OFF.
Les disjoncteurs résidentiels, miniatures et sous boîtier moulé d'Eaton sont tous équipés d’un mécanisme à bascule.
Le mécanisme à énergie emmagasinée en deux étapes est utilisé lorsqu'une grande quantité d'énergie est requise pour fermer le disjoncteur et qu'il doit être fermé rapidement. Les principaux avantages de ce mécanisme sont les réenclenchements rapides et la sécurité. Le réenclenchement rapide est obtenu en emmagasinant de l'énergie chargée dans un ressort de fermeture séparé. La sécurité est obtenue par le chargement à distance du ressort.
Le processus à énergie emmagasinée en deux étapes est conçu pour charger le ressort de fermeture et libérer l'énergie requise pour la fermeture rapide du disjoncteur. Il utilise des ressorts d'ouverture et de fermeture séparés. Ceci est important, car il permet au ressort de fermeture d'être chargé indépendamment du processus d'ouverture. Cela permet un cycle de service ouvert-fermé-ouvert. Le ressort de fermeture peut être chargé (ou rechargé) manuellement grâce à un levier d'armement ou électriquement grâce à un moteur. Le moteur peut être actionné à distance, ce qui rehausse la sécurité de l’opérateur.
Les contacts se trouvent dans la chambre d'interruption d'arc (pour les disjoncteurs à basse tension) et dans l'interrupteur à vide (pour les disjoncteurs sous vide à moyenne tension).
L'assemblage des contacts se compose du contact mobile, du bras de contact mobile, du contact fixe et du conducteur fixe.
Lorsque le disjoncteur s'ouvre ou se ferme, le contact mobile se déplace pour fermer (rétablir) ou ouvrir (couper) le circuit. Ces contacts sont conçus pour protéger contre deux types de défauts :
Un arc est une décharge de courant électrique traversant un espace entre deux contacts. Un dispositif d'extinction d'arc est le composant du disjoncteur qui éteint l'arc au moment de l’ouverture des contacts. Les disjoncteurs doivent être conçus pour contrôler les arcs, car leur comportement est imprévisible.
Il existe six méthodes pour contrôler les arcs électriques :
Les arcs se forment lorsque les contacts d'un disjoncteur s'ouvrent en raison d'une surintensité. C’est un type de défaut qui doit être rapidement et efficacement géré par un disjoncteur. La capacité d'un disjoncteur de contrôler l'arc est essentielle à sa capacité d'interrompre les courts-circuits.
Les relais de protection électromécaniques comprennent des lames bimétalliques et des électro-aimants pour fournir une protection contre les surcharges et les courts-circuits et ne comprennent aucune protection spécialisée, par exemple les défauts à la terre. Ils sont habituellement utilisés dans les disjoncteurs à basse tension.
Les relais de protection électroniques peuvent inclure une foule de fonctionnalités supplémentaires, comme la programmation, la surveillance, les diagnostics, la communication, la coordination du système et les essais. Les disjoncteurs sous boîtier moulé et les disjoncteurs d'alimentation à basse tension d'Eaton utilisent des relais de protection électroniques.
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