Lorsque les contacts conducteurs d'un disjoncteur se séparent, un arc se forme et persiste brièvement après la séparation des contacts. Cet arc est dangereux en raison de l'énergie thermique qu'il génère, qui peut produire des forces explosives.
Le disjoncteur doit éteindre l'arc sans endommager l'équipement ni mettre en danger le personnel. L'arc influence considérablement les performances du disjoncteur. L'interruption d'un arc continu (DC) est intrinsèquement plus difficile que celle d'un arc alternatif (AC). Dans un arc alternatif, le courant atteint naturellement zéro lors de chaque cycle de la forme d'onde, ce qui fait disparaître l'arc momentanément. Ce passage par zéro crée une opportunité pour empêcher la reprise de l'arc, en utilisant l'intervalle bref d'absence de courant pour déioniser l'espace entre les contacts et inhiber la réallumage.
La conductance d'un arc est proportionnelle à la densité électronique (ions par centimètre cube), au carré du diamètre de l'arc, et inversement proportionnelle à la longueur de l'arc. Pour l'extinction de l'arc, il est essentiel de réduire la densité d'électrons libres (ionisation), de réduire le diamètre de l'arc et d'augmenter la longueur de l'arc.
Méthodes d'extinction de l'arc
Il existe deux méthodes principales pour l'extinction de l'arc dans les disjoncteurs :
Méthode à haute résistance
Principe : La résistance effective de l'arc est augmentée au fil du temps, réduisant le courant à un niveau où la génération de chaleur ne peut plus maintenir l'arc, conduisant à son extinction.
Dissipation d'énergie : En raison de la nature résistive de l'arc, la plupart de l'énergie du système est dissipée à l'intérieur du disjoncteur, ce qui est un inconvénient majeur.
Techniques pour augmenter la résistance de l'arc :
Refroidissement : Réduit la mobilité des ions et la densité électronique.
Allongement de l'arc : La séparation des contacts augmente la longueur du parcours, augmentant ainsi la résistance.
Réduction de la section transversale : Le rétrécissement du diamètre de l'arc diminue la conductance.
Division de l'arc : La division de l'arc en segments plus petits (par exemple, via des grilles ou des chicanes métalliques) augmente la résistance totale.
Méthode à faible résistance (interruption à courant nul)
Applicabilité : Exclusivement aux circuits alternatifs, en tirant parti des passages naturels par zéro du courant (100 fois par seconde pour les systèmes à 50 Hz).
Mécanisme :
La résistance de l'arc est maintenue à des niveaux bas jusqu'à ce que le courant atteigne zéro.
Au passage par zéro, l'arc s'éteint naturellement. La résistance diélectrique est rapidement restaurée entre les contacts pour empêcher la reprise, en utilisant l'absence bref de courant pour déioniser l'espace entre les contacts.
Avantage : Minimise la dissipation d'énergie à l'intérieur du disjoncteur en utilisant les points de zéro inhérents à la forme d'onde alternative, ce qui en fait une méthode très efficace pour l'interruption de l'arc.
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