Quels sont les types de fusibles ?

Quels sont les types de fusibles ?

Un fusible est un dispositif d'interruption de courant. Il interrompt ou ouvre le circuit en faisant fondre son élément fusible, isolant ainsi l'appareil défectueux du circuit d'alimentation principal. Les fusibles sont principalement classés en deux types en fonction de la tension d'entrée : les fusibles AC et les fusibles DC. Les différents types de fusibles sont illustrés dans l'image ci-dessous.

Fusible DC

Un fusible DC fonctionne pour ouvrir ou interrompre le circuit lorsqu'un courant excessif le traverse. Cependant, le principal défi des fusibles DC réside dans l'extinction de l'arc généré par le courant continu. Étant donné qu'il n'y a pas de passages naturels à zéro courant dans un circuit DC, contrairement à un circuit AC, l'extinction de l'arc est extrêmement difficile. Pour atténuer ce problème, les électrodes dans un fusible DC sont placées à une plus grande distance les unes des autres. En conséquence, la taille d'un fusible DC est plus grande comparée à un fusible AC de même calibre.

Fusibles AC

Les fusibles AC sont classés en deux types principaux : les fusibles basse tension et les fusibles haute tension. Le courant alternatif dans les fusibles AC a une fréquence qui fait varier son amplitude de 0° à 60° en une seconde. Cette caractéristique du courant AC permet une extinction de l'arc plus facile dans un circuit AC comparé à un circuit DC.

Les fusibles basse tension peuvent être catégorisés en quatre classes, comme illustré dans l'image ci-dessous. Les fusibles semi-encapsulés ou reconditionnables, ainsi que les fusibles totalement encapsulés ou de type cartouche, sont les types de fusibles les plus fréquemment utilisés.

Fusibles reconditionnables

Les fusibles reconditionnables sont principalement utilisés dans les circuits de faible intensité, tels que ceux pour le câblage domestique. Le fusible reconditionnable se compose de deux composants principaux : le boîtier du fusible et le support du fusible. La base du fusible, généralement fabriquée en porcelaine, est conçue pour maintenir les fils fusibles. Ces fils peuvent être fabriqués à partir de matériaux tels que le plomb, le cuivre étamé, l'aluminium ou un alliage plomb-étain. L'un des avantages des fusibles reconditionnables est que le support du fusible peut être inséré ou retiré de la base sans avoir besoin d'ouvrir l'interrupteur principal. Cette caractéristique permet un remplacement pratique du fil fusible lorsque celui-ci a fondu en raison d'un courant excessif, ce qui en fait un choix pratique pour les systèmes électriques domestiques où la simplicité et la facilité d'entretien sont appréciées.

Fusibles totalement encapsulés ou de type cartouche

Dans les fusibles totalement encapsulés ou de type cartouche, l'élément fusible est entièrement enfermé dans un conteneur fermé, avec des contacts métalliques positionnés aux deux extrémités. Ces fusibles peuvent être catégorisés en deux sous-types : les fusibles de type cartouche D et les fusibles de type cartouche à liaison. Chaque sous-type a sa propre conception et ses propres caractéristiques, adaptées à différentes applications et exigences électriques. La structure fermée de ces fusibles offre une protection accrue contre les facteurs environnementaux et les contacts accidentels, les rendant adaptés à une large gamme de systèmes électriques où la sécurité et la fiabilité sont cruciales.

Fusibles de type cartouche D

Les composants clés d'un fusible de type cartouche D incluent la base, l'anneau d'adaptation, la cartouche et le capuchon du fusible. La cartouche est logée à l'intérieur du capuchon du fusible, et le capuchon du fusible est solidement attaché à la base du fusible. Lorsque la cartouche est complètement vissée dans la base, la pointe de la cartouche entre en contact avec le conducteur, complétant ainsi le circuit via les liaisons du fusible. Cette conception permet une installation et un remplacement faciles de la cartouche, assurant une connexion électrique efficace et une protection au sein du circuit.

Fusibles de type cartouche à liaison ou à haute capacité de rupture (HRC)

Dans les fusibles de type cartouche à liaison ou HRC, l'élément fusible est conçu pour supporter un courant de défaut pendant une période prolongée. En cas de persistance du défaut, l'élément fusible fond, ouvrant effectivement le circuit et interrompant le flux de courant. L'un des avantages significatifs des fusibles HRC est leur capacité à éteindre les courants de défaut bas et élevés. Cela les rend hautement fiables pour protéger les systèmes électriques contre une large gamme de conditions de courant anormales.

Les fusibles HRC se caractérisent par leur opération à haute vitesse. Ils nécessitent également un entretien minimal, ce qui est un atout majeur dans de nombreuses applications. Cependant, après chaque opération, l'élément fusible des fusibles HRC doit être remplacé. De plus, lors des défauts, ces fusibles produisent de la chaleur, ce qui peut potentiellement affecter le fonctionnement des interrupteurs voisins.

L'enveloppe d'un fusible HRC est remplie de poudre de quartz pur, qui sert de milieu d'extinction d'arc efficace. Le fil fusible dans les fusibles HRC est généralement fabriqué en argent et en cuivre. Ce fil fusible est constitué de deux ou plusieurs sections jointes par une soudure à l'étain. La soudure à l'étain aide à réduire la température en cas de surcharge, améliorant ainsi les performances globales et la durabilité du fusible.

Pour augmenter la capacité de coupure des fusibles, deux ou plusieurs fils d'argent sont connectés en parallèle. Ces fils sont disposés de telle manière que seul un fil fonde à la fois. Les fusibles HRC existent en deux types.

Interrupteurs à couteau

Dans les interrupteurs à couteau, le remplacement du fil fusible dans un circuit sous tension est facilité par l'utilisation d'un extracteur de fusible. Cet outil permet de retirer et de substituer le fil fusible en toute sécurité, sans le manipuler directement, réduisant ainsi le risque de choc électrique. Les fusibles HRC de type boulonné, quant à eux, présentent deux plaques conductrices solidement boulonnées à la base du fusible. Cependant, lors du retrait de ce type d'interrupteur fusible, un circuit de sécurité supplémentaire est nécessaire pour empêcher l'utilisateur de recevoir un choc électrique. Ce circuit supplémentaire assure que le courant électrique est correctement isolé avant le retrait de l'interrupteur.

Fusible à chute

Un fusible à chute fonctionne de manière unique. Lorsque l'élément fusible fond en raison d'un courant excessif, il tombe sous l'influence de la gravité autour de son support inférieur. Cette caractéristique rend les fusibles à chute particulièrement adaptés à la protection des transformateurs extérieurs. Dans un environnement extérieur, où les transformateurs sont exposés à diverses conditions météorologiques et à des défauts potentiels, le fusible à chute peut rapidement et efficacement isoler le composant défectueux, protégeant ainsi le transformateur et l'ensemble du système électrique.

Fusible à percussion

Un fusible à percussion est un dispositif mécanique équipé d'une force et d'une capacité de déplacement suffisantes. Cela lui permet d'être utilisé pour fermer les circuits de déclenchement ou d'indicateur. Lorsqu'un défaut se produit dans le système électrique, le fusible à percussion peut être déclenché, et son action mécanique peut fermer le circuit de déclenchement pertinent, qui à son tour peut interrompre l'alimentation électrique pour protéger le système. De plus, il peut également activer un circuit indicateur pour signaler l'occurrence d'un défaut, fournissant un indication visuelle ou sonore importante pour le personnel de maintenance.

Interrupteur-fusible

Les interrupteurs-fusibles sont conçus pour être utilisés dans les circuits basse et moyenne tension. Les unités de fusibles dans ces interrupteurs sont disponibles avec des calibres allant de 30, 60, 100, 200, 400, 600 à 800 ampères. Ils sont proposés en configurations triphasées et quadriphasées, offrant une flexibilité dans différentes installations électriques. La capacité de coupure de ces fusibles peut atteindre 46 kA. Selon leur calibre, ils sont capables de rompre en toute sécurité des courants qui sont approximativement 3 fois le courant de charge. Cela fait des interrupteurs-fusibles des composants fiables pour protéger les circuits électriques des surintensités et des courts-circuits dans les applications basse et moyenne tension.

Fusibles HRC haute tension

L'un des principaux défis auxquels sont confrontés les fusibles haute tension est le problème de la corona. La corona se produit lorsque l'intensité du champ électrique autour d'un conducteur est suffisamment élevée pour ioniser l'air environnant, entraînant une décharge. Pour résoudre ce problème, les fusibles haute tension sont conçus avec des caractéristiques spéciales. Ces fusibles sont principalement classés en trois types, chacun adapté aux exigences spécifiques des applications haute tension tout en minimisant les effets de la corona et en assurant une performance fiable.

Fusible HRC haute tension de type cartouche

Dans un fusible HRC haute tension (HV) de type cartouche, l'élément fusible est enroulé en forme hélicoïdale. Cette conception atténue efficacement l'effet de corona à haute tension. Le fusible contient deux éléments fusibles disposés en parallèle : l'un à faible résistance et l'autre à haute résistance. Dans des conditions de fonctionnement normales, le fil à faible résistance transporte le courant normal. Cependant, en cas de défaut, c'est le premier à fondre, réduisant le courant de court-circuit. Cette opération séquentielle aide à protéger le système électrique en limitant rapidement le flux de courant excessif.

Fusible HRC haute tension de type liquide

Les fusibles HRC haute tension de type liquide sont remplis de tétrachlorure de carbone et ont des caps scellés aux deux extrémités. Lorsqu'un défaut se produit et que le courant dépasse la limite permise, l'élément fusible fond et explose. Le liquide de tétrachlorure de carbone à l'intérieur du fusible sert de moyen d'extinction d'arc efficace pour les fusibles HRC. Ces fusibles trouvent des applications dans la protection des transformateurs ainsi que pour fournir une protection de secours pour les disjoncteurs. Leur capacité à éteindre rapidement les arcs les rend des composants fiables dans les installations électriques haute tension.

Fusible HRC haute tension de type expulsion

Les fusibles de type expulsion sont largement utilisés pour la protection des alimentations et des transformateurs en raison de leur coût avantageux. Ils sont généralement conçus pour les systèmes 11 kV et ont une capacité de rupture jusqu'à 250 MVA. Ce type de fusible se compose d'un tube creux ouvert aux deux extrémités, fabriqué en papier lié à la résine synthétique. Les éléments fusibles sont insérés dans les tubes, et les extrémités des tubes sont connectées à des raccords appropriés. Lorsqu'un arc est généré, il est forcé contre le revêtement intérieur du tube. Les gaz produits lors de ce processus aident à éteindre l'arc, protégeant efficacement le système électrique des conditions de surintensité.