Analyse complète des disjoncteurs à vide : principe de fonctionnement, caractéristiques et guide d'application

Les disjoncteurs à vide sont un type de dispositif de commutation clé utilisé dans les systèmes électriques. Ils peuvent couper rapidement le courant en cas de défaillance d'un circuit, protégeant ainsi efficacement la sécurité des circuits et des équipements connexes. Cet article analyse en profondeur le principe de fonctionnement, les caractéristiques de conception et les principaux domaines d'application des disjoncteurs à vide, afin de vous aider à comprendre pleinement l'importance et les compétences de sélection des disjoncteurs à vide dans les systèmes électriques.

Qu'est-ce qu'un disjoncteur à vide ?

Il s'agit d'un dispositif de commutation à haut rendement qui trouve une large application dans les systèmes d'alimentation. Il peut couper rapidement le courant lorsqu'un défaut se produit dans le circuit afin de protéger le circuit et l'équipement concerné contre les dommages. Sa principale caractéristique réside dans l'utilisation du vide comme moyen d'isolation et d'extinction de l'arc électrique ; c'est pourquoi il est également appelé disjoncteur à extinction d'arc sous vide.

Principe de fonctionnement du disjoncteur à vide

Le principe de fonctionnement principal d'un VCB est d'interrompre l'énergie de l'arc entre les contacts. L'arc électrique se produit lorsque le contact mobile et le contact fixe se séparent dans un environnement sous vide. En raison de la condensation rapide des ions et de la vapeur métallique, l'arc s'éteint en très peu de temps. Il augmente la rigidité diélectrique à un point tel que le disjoncteur pourra couper le courant rapidement pour assurer la sécurité du système électrique.

Caractéristiques du disjoncteur à vide

Meilleures performances d'isolation : Le milieu isolant est le vide, et les performances d'extinction d'arc du vide sont équivalentes à celles de l'air et des disjoncteurs SF6.

Conception compacte et poids léger : Par rapport aux disjoncteurs conventionnels, les disjoncteurs à vide ont une conception compacte et une installation souple et facile.

Efficace et économique : aucune maintenance coûteuse n'est nécessaire et ils ont une très longue durée de vie, plusieurs interruptions à pleine capacité étant autorisées.

Le temps d'arc : Généralement, il est d'environ un demi-cycle (10ms), quelle que soit la taille du courant.

Niveau sonore : Très faible niveau de bruit pendant le fonctionnement ; il convient donc même aux environnements sensibles au bruit.

Longue durée de vie mécanique : l'usure des contacts est faible et peut supporter des opérations à haute fréquence.

Principaux composants d'un disjoncteur à vide

Extincteur d'arc sous vide : le composant principal est utilisé pour l'isolation et l'extinction de l'arc.

Contacts mobiles et contacts fixes : principales pièces de connexion électrique, généralement fabriquées dans des matériaux hautement conducteurs et résistants à l'usure.

Mécanisme de commande : pour commander l'ouverture/la fermeture du disjoncteur, y compris un dispositif de stockage d'énergie à ressort qui peut être commandé manuellement ou à distance.

Support isolant : Il assure le soutien mécanique et l'isolation électrique.

Connecteurs conducteurs : Assurent une connexion fiable du circuit.

Boîtier : Protège les pièces internes de l'environnement.

Application du disjoncteur à vide

Aujourd'hui, les disjoncteurs à vide sont appliqués à chaque système électrique de 11 à 33 kV dans les sous-stations, la distribution d'énergie industrielle et le réseau électrique urbain. Ses avantages sont les suivants :

Moins d'entretien : Les contacts étant sous vide, aucun entretien régulier n'est nécessaire.

Longue durée de vie : jusqu'à des milliers de fois le courant nominal, avec une grande fiabilité.

Protection de l'environnement : pas d'émission de gaz, protection de l'environnement.

Haute compatibilité : applicable à la coupure des réseaux électriques à haute tension et des charges de condensateurs.

Compétences en matière de sélection

Lors du choix d'un disjoncteur à vide, il convient de tenir compte des éléments suivants :

Courant nominal : en fonction du courant de charge réel, choisir une spécification appropriée, telle que 630A, 1250A, etc.

Courant de coupure nominal : la valeur de crête du courant de court-circuit que doit supporter un disjoncteur.

Environnement d'installation : Il convient de choisir le bon modèle en fonction des différentes applications intérieures ou extérieures, par exemple "N" pour une installation intérieure et "W" pour une installation extérieure.

Type d'appareillage : Selon les exigences de l'appareillage fixe ou amovible.

Par exemple, lorsque le courant de court-circuit maximal est de 26 kA, un disjoncteur ayant un courant de coupure nominal de 31,5 kA peut être sélectionné.

Mécanisme de fonctionnement du disjoncteur à vide haute tension

Le mécanisme de fonctionnement du disjoncteur haute tension à vide entraîne la séparation des contacts mobiles et des contacts statiques grâce à l'énergie stockée dans le ressort. Dans un environnement de vide poussé, l'arc s'éteint rapidement car il n'y a pas assez de gaz pour le maintenir. Grâce à cette conception, le disjoncteur peut fonctionner efficacement sous haute tension avec moins d'abrasion sur l'équipement.

Maintenance et développement futur

Points d'entretien :

Vérification régulière du degré de vide, de l'intégrité de l'usure et de l'aspect des contacts.

Assurer la flexibilité et la fiabilité du mécanisme d'exploitation.

Tendances futures :

Le disjoncteur à vide joue un rôle essentiel dans la gestion efficace de l'énergie pour le développement durable au cours de la période où le réseau intelligent et les sources d'énergie renouvelables deviendront plus populaires. La conception sera également intelligente pour répondre à l'évolution des besoins en énergie.

Conclusion

Le disjoncteur à vide est devenu un dispositif important dans le système électrique moderne en raison de sa grande efficacité, de sa sécurité et de sa faible maintenance. Il garantit non seulement d'excellentes performances en matière de stabilité d'un système électrique, mais pose également des bases très solides pour l'utilisation d'équipements électriques intelligents et respectueux de l'environnement.