Disjoncteur miniature

Un disjoncteur miniature (MCB) protège les circuits électriques contre les surintensités, telles que les courts-circuits et les surcharges. Il interrompt automatiquement le flux de courant électrique lorsque celui-ci dépasse un certain niveau, évitant ainsi d'endommager le circuit et les risques d'incendie potentiels. Les disjoncteurs MCB sont plus petits que les disjoncteurs traditionnels, ce qui les rend idéaux pour les espaces restreints. Cet article traite de la construction, du principe de fonctionnement et des applications des disjoncteurs. Lisez notre article sur les disjoncteurs pour en savoir plus sur leur fonctionnement de base et leurs types.

Table des matières

• Construction
• Comment fonctionne un disjoncteur miniature ?
• Types de disjoncteurs miniatures
• Avantages
• Applications
• FAQ

Construction

Un MCB se compose des éléments suivants :

• Principaux contacts : Les contacts principaux supportent le courant de charge. Ils sont connectés aux fils d'entrée et de sortie du circuit.
• Unité de voyage : Le déclencheur vérifie le flux de courant à travers le circuit et déclenche le disjoncteur en cas de surintensité ou de court-circuit. Il est composé d'éléments de détection de courant tels qu'un bilame ou un actionneur magnétique.
• Terminaux : Les fils sortant (Figure 2 étiquetée A) et entrant (Figure 2 étiquetée G) sont connectés aux bornes du disjoncteur.
• Le logement : Le boîtier protège et maintient les pièces du MCB. Il offre également une isolation entre les éléments électriques et les parties sous tension.
• Indicateur de voyage : L'indicateur de déclenchement d'un disjoncteur est un repère visuel qui indique si le disjoncteur est à l'état "ON" ou "OFF".
• Contacts auxiliaires : Les contacts auxiliaires sont des contacts supplémentaires disponibles sur certains disjoncteurs pour commuter des charges auxiliaires ou assurer des fonctions de signalisation.
• Voyage au printemps : Le ressort de déclenchement (figure 2 étiquetée C) est un dispositif à ressort qui maintient les contacts du disjoncteur en position "marche" ou fermée. Le ressort de déclenchement est libéré lorsque le déclencheur est activé, ce qui entraîne la séparation des contacts et la coupure du circuit.

Comment fonctionne un disjoncteur miniature ?

Le déclencheur est la partie essentielle responsable du bon fonctionnement du MCB. Dans un disjoncteur hybride, il y a deux mécanismes de déclenchement : un bi-métal qui protège contre le courant de surcharge et un électro-aimant qui protège contre le courant de court-circuit électrique. Il existe également d'autres types de disjoncteurs qui ne comprennent que l'un ou l'autre de ces mécanismes de déclenchement, comme indiqué dans la section suivante.

• Élément thermique : L'élément thermique d'un disjoncteur est un bilame (figure 2 étiquetée B) qui s'échauffe lorsque le courant le traverse. Lorsque le courant augmente, le bilame se déforme sous l'effet de la chaleur et finit par déclencher le disjoncteur lorsqu'il atteint une certaine température. Le mécanisme thermique d'un disjoncteur hybride est calibré pour se déclencher à une température spécifique. La température de consigne est généralement déterminée en fonction de la charge prévue et des conditions de fonctionnement du circuit. Par exemple, les disjoncteurs utilisés dans les applications résidentielles ont généralement une température de consigne inférieure à celle des disjoncteurs utilisés dans les applications industrielles ou commerciales, en raison de leurs besoins en courant plus faibles.
• Élément magnétique : L'élément magnétique d'un disjoncteur (figure 2 étiquetée E) est une bobine de solénoïde qui crée un champ magnétique lorsqu'elle est traversée par le courant. Le mécanisme magnétique est calibré pour se déclencher à un niveau de courant spécifique. Le champ magnétique tire sur un levier de déclenchement à ressort qui libère l'interrupteur et déclenche le disjoncteur. Ce mécanisme protège contre les courts-circuits, qui se produisent lorsque le courant passe par un chemin à faible résistance, tel qu'un fil endommagé.

Fonctionnement normal

En fonctionnement normal, le courant traverse le disjoncteur et entre dans le circuit électrique. Le disjoncteur a deux points de contact, l'un connecté à l'alimentation électrique entrante et l'autre à la charge. Le courant circule du contact entrant à travers le conducteur interne du disjoncteur et dans la charge.

Surcharge et court-circuit

Surcharge

Si le courant traversant le disjoncteur dépasse son courant nominal en raison d'une surcharge, le bilame du mécanisme de déclenchement interne du disjoncteur s'échauffe et se déforme. Cette flexion entraîne le déplacement du mécanisme de déclenchement, ce qui déclenche l'ouverture des contacts du disjoncteur et interrompt le flux de courant (figure 2 étiquetée H). Le MCB reste en position de déclenchement jusqu'à ce qu'il soit réinitialisé manuellement.

Court-circuit

En cas de court-circuit, une brusque poussée de courant traverse le disjoncteur et l'élément magnétique génère un champ magnétique. Ce champ magnétique attire le mécanisme de déclenchement, ce qui provoque l'ouverture des contacts du disjoncteur et interrompt le flux de courant. Le MCB reste en position de déclenchement jusqu'à ce qu'il soit réinitialisé manuellement.

Réinitialisation du MCB

Une fois que le disjoncteur s'est déclenché, il peut être réinitialisé manuellement en ramenant l'interrupteur dans sa position initiale. Cela permet au disjoncteur de rétablir l'alimentation du circuit électrique lorsque le défaut a été résolu. Toutefois, si le défaut est toujours présent, le disjoncteur se déclenche à nouveau et interrompt le flux de courant.

Types de disjoncteurs miniatures

Mécanisme de fonctionnement

Il existe différents types de disjoncteurs en fonction de divers facteurs tels que le courant nominal, la tension nominale et les caractéristiques de déclenchement. Parmi les types les plus couramment utilisés, on peut citer

• MCBs thermiques : Les disjoncteurs thermiques se déclenchent lorsque l'élévation de température provoquée par le courant circulant dans le circuit dépasse un certain seuil. Ils sont dotés d'une bande bimétallique qui se plie et déclenche le disjoncteur.
• MCBs magnétiques : Les disjoncteurs magnétiques se déclenchent lorsque la force magnétique générée par le courant circulant dans le circuit dépasse un certain seuil. Ils sont équipés d'un solénoïde qui tire le ressort de déclenchement et déclenche le disjoncteur.
• MCBs hybrides : Les disjoncteurs hybrides combinent les caractéristiques des disjoncteurs thermiques et magnétiques. Ils comportent un bilame et un solénoïde et se déclenchent en fonction de l'élévation de la température ou de la force magnétique générée par le courant.
  • Les disjoncteurs hybrides sont dotés de mécanismes de déclenchement à la fois thermiques et magnétiques, ce qui leur permet de réagir plus rapidement aux surcharges et aux courts-circuits. Ce temps de réponse plus rapide signifie que le disjoncteur hybride se déclenche plus rapidement qu'un disjoncteur thermique ou magnétique, réduisant ainsi le risque d'endommagement de l'équipement ou des systèmes électriques.
• MCBs électroniques : Ces disjoncteurs utilisent des composants électroniques pour surveiller le courant et déclencher le disjoncteur. Ils sont plus sensibles et permettent un déclenchement plus rapide et plus précis que les disjoncteurs thermiques et magnétiques.
• MCB différentiels : Les disjoncteurs différentiels sont utilisés dans les circuits à courant continu et protègent contre les défauts à la terre et les courts-circuits. Ils surveillent le courant circulant dans les fils sous tension et les fils neutres et déclenchent le disjoncteur lorsque la différence dépasse un certain seuil.
• Disjoncteur à courant résiduel (RCCB) : Les disjoncteurs à courant résiduel protègent contre les chocs électriques et les incendies causés par des défauts de mise à la terre. Ils surveillent le courant circulant dans les fils sous tension et les fils neutres et déclenchent le disjoncteur lorsque la différence dépasse un certain seuil.
• MCBs d'isolation : Les disjoncteurs d'isolement sont utilisés comme interrupteurs pour isoler un circuit. Ils n'ont pas de mécanisme de déclenchement et sont utilisés pour couper le circuit à des fins d'entretien ou de test.

Courants de déclenchement

Les disjoncteurs peuvent être classés en fonction de leur courant de déclenchement instantané. Ils protègent le circuit généralement en un dixième de seconde.

Type A MCB

Un disjoncteur de type A est conçu pour déclencher le circuit lorsque le courant dépasse 2 à 3 fois le courant nominal. Il est particulièrement sensible aux courts-circuits, ce qui le rend adapté à la fabrication de semi-conducteurs.

Type B MCB

Le type B est conçu pour déconnecter rapidement les circuits électriques si le courant dépasse trois à cinq fois sa limite nominale. Il est généralement utilisé pour les petites charges avec des surtensions de commutation minimes, telles que les applications résidentielles ou commerciales légères.

Type C MCB

Le disjoncteur de type C est conçu pour couper immédiatement le circuit électrique si le courant dépasse cinq à dix fois sa capacité nominale. En général, ce disjoncteur est utilisé pour les appareils à forte charge inductive, tels que les petits moteurs électriques et les éclairages fluorescents, qui subissent des surtensions de commutation. Les disjoncteurs de type C sont généralement préférés pour les applications nécessitant des courants de court-circuit plus élevés. Par conséquent, ces disjoncteurs conviennent aux installations commerciales et industrielles ayant des charges inductives élevées.

Type D MCB

Le type D est conçu pour se déclencher instantanément lorsque le courant qui le traverse dépasse de dix à vingt-cinq fois sa capacité nominale. Ils sont généralement utilisés pour des charges inductives élevées où l'on s'attend à des surcharges fréquentes de courant d'appel élevé.

Ces disjoncteurs sont spécialement conçus pour être utilisés dans des environnements industriels et commerciaux. Les machines à rayons X, les systèmes d'alimentation sans interruption, les équipements de soudage industriels et les grands moteurs à enroulement sont autant d'exemples d'applications de ce type.

Type K MCB

Le disjoncteur miniature K peut tolérer un flux de courant de 8 à 12 fois sa capacité nominale. Il est couramment utilisé dans les dispositifs de charge lourde tels que les compresseurs, les moteurs d'enroulement et les machines à rayons X.

Le tableau 1 résume les courants de déclenchement minimum et maximum des différents types de disjoncteurs. Ir" est le courant nominal du disjoncteur ; il s'agit de la quantité maximale de courant électrique que le disjoncteur est conçu pour supporter en permanence sans se déclencher. Les disjoncteurs miniatures peuvent également être classés en fonction de leur nombre de pôles, notamment les disjoncteurs unipolaires, bipolaires, tripolaires et tétrapolaires.

Tableau 1 : Courants de déclenchement minimum et maximum de différents types de disjoncteurs.

Type de MCB	Courant de déclenchement minimum	Courant de déclenchement maximal
Type A	2 Ir	3 Ir
Type B	3 Ir	5 Ir
Type C	5 Ir	10 Ir
Type D	10 Ir	20 Ir
Type K	8 Ir	12 Ir

Avantages

• Taille compacte : L'installation de disjoncteurs miniatures dans des espaces confinés est facile, compte tenu de leur petite taille. Ils sont également légers, ce qui les rend idéaux pour les applications où le poids est un facteur important. Leur conception modulaire permet de remplacer facilement les unités individuelles sans affecter le reste du système.
• Action rapide : Les disjoncteurs sont conçus pour se déclencher rapidement et interrompre le flux de courant en quelques millisecondes lorsqu'un défaut est détecté, protégeant ainsi le circuit et les appareils connectés contre les dommages.
• Haute sensibilité : Les disjoncteurs peuvent détecter des surcharges et des courts-circuits même mineurs, ce qui en fait un dispositif de protection efficace pour les systèmes électriques.

Applications

Les disjoncteurs miniatures et les disjoncteurs traditionnels fonctionnent tous deux comme des dispositifs de protection qui interrompent automatiquement le flux de courant électrique dans un circuit lorsqu'il dépasse la limite de sécurité. Toutefois, les disjoncteurs MCB présentent des caractéristiques particulières et sont utilisés dans des applications différentes de celles des disjoncteurs traditionnels.

Parmi les applications typiques des MCB, on peut citer

• Bâtiments résidentiels et commerciaux : Les disjoncteurs sont fréquemment utilisés comme dispositif de protection primaire dans les installations électriques basse tension des habitations, des bureaux et d'autres bâtiments. Ils sont souvent intégrés dans les unités de consommation, les tableaux de distribution ou les tableaux de distribution pour assurer la protection contre les surintensités, les courts-circuits et les surcharges.
• Applications industrielles : Les disjoncteurs sont également utilisés dans l'industrie pour la protection électrique de divers équipements tels que les moteurs, les pompes et d'autres types de machines. Ils sont utilisés en conjonction avec d'autres dispositifs de protection, tels que les contacteurs, les relais et les fusibles, pour fournir un système de protection complet.
• Applications automobiles : Les disjoncteurs sont souvent utilisés dans les applications automobiles pour protéger contre les surintensités et les courts-circuits. Ils se trouvent généralement dans les systèmes de distribution électrique des véhicules et protègent divers composants tels que les feux, les essuie-glaces et les moteurs.

En revanche, les disjoncteurs traditionnels sont généralement plus grands et utilisés pour des courants nominaux et des niveaux de tension plus élevés, que l'on trouve généralement dans les applications industrielles de grande puissance telles que les usines, les centrales électriques et les machines lourdes. Ils sont également utilisés dans les systèmes de distribution d'énergie, tels que le panneau de disjonction principal ou l'appareillage de commutation, pour assurer la protection contre les surintensités, les courts-circuits et les défauts de mise à la terre.

Lisez nos articles sur les disjoncteurs intelligents et les disjoncteurs différentiels pour plus de détails sur les caractéristiques des différents types de disjoncteurs.

FAQ

Quels sont les avantages des disjoncteurs miniatures ?

Les disjoncteurs miniatures ont un temps de réponse rapide, un faible coût de remplacement, une sécurité accrue et sont faciles à réarmer.