Qu'est-ce qu'un disjoncteur à vide ?

Qu'est-ce qu'un dispositif de commutation sous vide ?

Définition du dispositif de commutation sous vide

Un dispositif de commutation sous vide est défini comme un type d'appareillage électrique qui utilise le vide comme milieu d'extinction d'arc, offrant une grande fiabilité et un entretien minimal.

Résistance diélectrique

Pour un écart de contact donné, le vide offre environ huit fois plus de résistance diélectrique que l'air et quatre fois plus de résistance diélectrique que le gaz SF6 à une bar. Comme la résistance diélectrique est si élevée, l'écart de contact du disjoncteur sous vide peut être maintenu très petit. Dans cet écart de contact réduit, l'extinction d'arc est possible en toute sécurité grâce à la haute résistance diélectrique, et le vide a également une capacité de récupération rapide de sa pleine valeur diélectrique après l'interruption complète de l'arc au passage par zéro du courant. Cela fait du dispositif de commutation sous vide, le plus adapté pour le basculement des condensateurs.

Faible énergie d'arc

L'énergie dissipée pendant un arc dans le vide est d'environ un dixième de celle dans l'huile et un quart de celle dans le gaz SF6. Cette faible dissipation d'énergie est due au temps d'interruption court et à la petite longueur d'arc, tous deux résultant de l'écart de contact réduit. Cela signifie que le dispositif de commutation sous vide subit une érosion minimale des contacts, le rendant presque sans entretien. De plus, l'interruption du courant nécessite moins d'énergie dans un disjoncteur sous vide comparé aux disjoncteurs à air et à huile.

Mécanisme de commande simple

Dans les disjoncteurs à SF6, à huile et à air, le mouvement des contacts est fortement résisté par le milieu hautement comprimé de la chambre d'extinction d'arc. Mais dans le dispositif de commutation sous vide, il n'y a pas de milieu, et le mouvement des contacts est beaucoup moins important en raison de l'écart de contact réduit, ce qui signifie que l'énergie de commande nécessaire est beaucoup plus faible dans ce disjoncteur. C'est pourquoi un mécanisme de commande simple à ressorts est suffisant pour ce système de dispositif, sans besoin de mécanismes hydrauliques ou pneumatiques. Un mécanisme de commande plus simple donne une longue durée de vie mécanique au dispositif de commutation sous vide.

Extinction rapide de l'arc

Lors de l'ouverture des contacts dans des conditions de circulation de courant, de la vapeur métallique est produite entre les contacts, et cette vapeur métallique fournit un chemin par lequel le courant électrique continue à circuler jusqu'au prochain passage par zéro. Ce phénomène est également connu sous le nom d'arc sous vide. Cet arc s'éteint près du passage par zéro, et la vapeur conductrice se recondense sur la surface des contacts en quelques microsecondes. Il a été observé que seulement 1% de la vapeur se recondense sur la paroi latérale de la chambre d'arc, et 99% de la vapeur se recondense sur la surface des contacts d'où elle a été vaporisée.

D'après la discussion ci-dessus, il est presque clair que la résistance diélectrique du dispositif de commutation sous vide se rétablit très rapidement et que l'érosion des contacts est presque négligeable.

Jusqu'à 10 kA, l'arc dans le dispositif de commutation sous vide reste diffus, apparaissant comme une décharge de vapeur sur toute la surface des contacts. Au-delà de 10 kA, l'arc se concentre au centre de la surface des contacts en raison de son champ magnétique, causant un surchauffage. Ce problème peut être résolu en concevant des surfaces de contact permettant à l'arc de se déplacer sur la surface. Les fabricants utilisent diverses conceptions pour y parvenir, assurant une érosion minimale et uniforme des contacts.