Les actionneurs PM sont-ils fiables ? Comparer les types et les avantages

La performance des mécanismes d'exploitation des disjoncteurs est décisive pour une alimentation électrique fiable et sûre. Bien que divers mécanismes aient chacun leurs avantages, l'apparition d'un nouveau type ne remplace pas complètement les méthodes traditionnelles. Par exemple, malgré l'essor de l'isolation au gaz écologique, les unités de réseau à isolation solide représentent encore environ 8% du marché, montrant que les nouvelles technologies ne remplacent que rarement entièrement les solutions existantes.

L'actionneur à aimants permanents (PMA) se compose d'aimants permanents, d'une bobine de fermeture et d'une bobine d'ouverture. Il élimine les liaisons mécaniques, les mécanismes de déclenchement et de verrouillage trouvés dans les mécanismes à ressort, aboutissant à une structure simple avec très peu de pièces. Un seul composant mobile principal opère pendant le commutation, offrant une grande fiabilité. Il utilise des aimants permanents pour maintenir la position du disjoncteur, appartenant à la catégorie de l'actionnement électromagnétique avec verrouillage magnétique permanent et contrôle électronique. Cependant, en raison de l'énergie électromagnétique élevée requise pour la fermeture et l'ouverture, un condensateur de stockage d'énergie de grande capacité est généralement nécessaire.

Les mécanismes PMA sont classés en différents types, principalement monostables et bistables, et en configurations à une ou deux bobines, sans qu'il y ait de supériorité claire parmi eux.

Un mécanisme à aimants permanents bistable utilise des aimants permanents aux positions de fermeture et d'ouverture pour le verrouillage. Les actions de fermeture et d'ouverture sont réalisées en alimentant des bobines d'excitation séparées pour entraîner le noyau mobile en fer. Dans les mêmes conditions, le type bistable a un courant de pointe de fermeture plus faible. Des courants plus faibles simplifient le circuit de commande, améliorent la fiabilité et réduisent le risque d'endommagement du contrôleur. De plus, une capacité de condensateur plus petite est requise—généralement, un condensateur électrolytique de 100V/100,000μF peut soutenir les opérations de reclosure. Cependant, la vitesse initiale d'ouverture d'un disjoncteur sous vide PMA bistable est inférieure à sa vitesse moyenne sur tout le parcours de contact.

Un mécanisme à aimants permanents monostable utilise un aimant permanent pour le verrouillage en position fermée, tandis qu'un ressort maintient la position ouverte. La fermeture est réalisée en alimentant la bobine de fermeture pour entraîner le noyau mobile, en stockant simultanément de l'énergie dans le ressort d'ouverture. L'ouverture est accomplie en libérant l'énergie stockée dans le ressort.

Comme le PMA monostable s'appuie sur un ressort pour l'ouverture, sa vitesse initiale d'ouverture et sa vitesse moyenne d'ouverture sont supérieures à celles du type bistable, mieux correspondant aux caractéristiques de contre-force d'ouverture du disjoncteur. Cependant, parce que de l'énergie doit être stockée dans le ressort d'ouverture lors de la fermeture, le courant de pointe de fermeture est significativement plus élevé que dans un mécanisme bistable dans des conditions comparables.

Le disjoncteur sous vide actionné par aimants permanents AMVAC a une tension nominale maximale de 27kV. Le modèle 15kV supporte un courant nominal jusqu'à 3000A, un courant de coupure de court-circuit de 50kA et un courant de mise sous tension de court-circuit de 130kA.

Pourquoi n'a-t-il pas été largement adopté ?

1. Rentabilité (rapport qualité-prix)

Les disjoncteurs PMA ont moins de pièces mobiles, une structure plus simple et des caractéristiques de force électromagnétique bien adaptées aux interrupteurs sous vide. Ils offrent une endurance mécanique dépassant 100,000 opérations—significativement plus élevé que les 30,000 opérations typiques des mécanismes à ressort. Cela les rend idéaux pour les applications de commutation fréquente et à haut nombre d'opérations. Leur contrôle électronique facilite également l'automatisation. Cependant, les disjoncteurs PMA de haute qualité sont considérablement plus chers. En conséquence, ils sont principalement utilisés dans des applications premium à l'étranger, comme dans les raffineries pétrochimiques et les plateformes offshore, où l'opération sans maintenance, la haute fiabilité et l'amélioration de la continuité de l'alimentation électrique sont cruciales.

2. Problèmes de qualité

Les disjoncteurs PMA exigent des composants de très haute qualité, y compris des condensateurs, des aimants permanents, des électro-aimants et des circuits électroniques. Comparer les disjoncteurs PMA bas de gamme aux mécanismes à ressort standard est injuste et trompeur. L'utilisation de condensateurs ou d'autres composants de qualité inférieure compromet la qualité globale du produit. Contrairement aux mécanismes à ressort, qui permettent le remplacement et la réparation de composants individuels, les mécanismes PMA sont difficiles et coûteux à réparer. Ce coût de remplacement élevé freine davantage l'adoption généralisée des disjoncteurs PMA.