Performances et principe de fonctionnement des disjoncteurs à vide haute tension

Présentation des performances des disjoncteurs à vide haute tension

Les disjoncteurs à vide haute tension peuvent être actionnés fréquemment ou interrompre de manière répétée les courants de court-circuit dans leur plage de fonctionnement ; leur durée de vie mécanique peut atteindre 30 000 cycles et le nombre d’interruptions de courant de court-circuit à pleine capacité peut atteindre 50.

Les disjoncteurs à vide haute tension sont adaptés aux opérations de réenclenchement et présentent une fiabilité opérationnelle et une durée de vie extrêmement élevées.

Les disjoncteurs à vide haute tension (type standard) utilisent un cylindre isolant vertical pour les protéger des effets des variations climatiques ; leur maintenance se limite généralement à un nettoyage ou une lubrification occasionnels du mécanisme de commande.

Les disjoncteurs à vide haute tension (type polaire) adoptent une structure d’isolation solide – pôles intégrés et étanches – permettant un fonctionnement sans maintenance.

Les disjoncteurs à vide haute tension peuvent être installés dans les appareillages de commutation en configuration fixe, débrochable ou montée sur châssis.

Introduction au principe de fonctionnement des disjoncteurs à vide haute tension

Principe du mécanisme à aimant permanent : Lorsque le disjoncteur est en position ouverte ou fermée, aucun courant ne circule dans la bobine. L’aimant permanent utilise le chemin de faible impédance magnétique offert par les noyaux de fer mobile et fixe pour maintenir le noyau de fer dans ses positions extrêmes sans verrouillage mécanique. À la réception d’un signal d’actionnement, le courant dans la bobine d’ouverture ou de fermeture génère une force magnétomotrice. Les champs magnétiques générés par les bobines des noyaux de fer mobile et fixe se superposent au champ magnétique généré par l’aimant permanent. Sous l’action de cette force magnétique combinée, le noyau de fer mobile, associé à la tige d’entraînement qui y est fixée, actionne le corps du disjoncteur pour effectuer l’ouverture et la fermeture à une vitesse et dans un temps spécifiés. Ce mécanisme est dit bistable à deux positions car le noyau de fer mobile peut être maintenu à chaque extrémité de sa course sans consommation d’énergie. À l'inverse, dans les mécanismes électromagnétiques traditionnels, le noyau de fer mobile est maintenu à une extrémité de sa course par un ressort, tandis que l'autre extrémité est protégée par un verrouillage mécanique ou par énergie électromagnétique. Comme décrit précédemment, le mécanisme de commande à aimant permanent remplit toutes les fonctions d'un disjoncteur traditionnel grâce à une combinaison spécifique d'un électroaimant et d'un aimant permanent : ce dernier remplace le mécanisme de déclenchement traditionnel pour maintenir la position limite, et les bobines d'ouverture et de fermeture fournissent l'énergie nécessaire au fonctionnement. On constate que, grâce à ce changement de principe de fonctionnement, le nombre total de pièces du mécanisme est considérablement réduit, ce qui peut améliorer sensiblement sa fiabilité globale. Les caractéristiques intrinsèques du mécanisme à aimant permanent permettent d'améliorer la fiabilité du disjoncteur. De plus, comme les caractéristiques d'ouverture et de fermeture dépendent uniquement des paramètres des bobines, elles peuvent être contrôlées par un système électronique ou un micro-ordinateur, assurant ainsi une régulation intelligente de la vitesse et des capacités d'autodiagnostic. Le circuit de commande peut utiliser une commande électronique et un contacteur CC externe pour la fermeture.

Principe d'extinction d'arc de la chambre d'extinction : Le disjoncteur à vide haute tension (équipé d'un mécanisme de commande à aimant permanent) utilise une chambre d'extinction d'arc sous vide, le vide servant de milieu d'extinction et d'isolation. Cette chambre présente un vide extrêmement poussé. Lorsque les contacts mobiles et fixes sont alimentés et ouverts par le mécanisme de commande, un arc électrique se forme entre eux. Simultanément, grâce à la structure particulière des contacts, un champ magnétique longitudinal approprié est généré dans l'entrefer, ce qui permet à l'arc de rester diffus et de brûler uniformément sur la surface de contact, maintenant ainsi une faible tension d'arc. Lorsque le courant s'annule naturellement, les ions, électrons et vapeurs métalliques résiduels se recombinent ou s'accumulent sur la surface de contact et forment un écran en quelques microsecondes. La rigidité diélectrique de la chambre d'extinction est alors rapidement rétablie, ce qui éteint l'arc et permet la coupure du disjoncteur. Ce disjoncteur à vide haute tension utilise un champ magnétique pour contrôler l'arc sous vide, ce qui lui confère une capacité de courant de coupure forte et stable.