Disjoncteur de protection moteur ou MPCB
Les disjoncteurs de protection moteur sont un type spécialisé de dispositif de protection électrique conçu spécifiquement pour les moteurs électriques, comme leur nom l'indique. Les moteurs électriques ont de nombreuses applications et sont utilisés pour entraîner des dispositifs mécaniques de tous types, il est donc très important de les protéger adéquatement avec des MPCB. Voici quelques exemples de dispositifs entraînés par des moteurs électriques dans les bâtiments commerciaux et industriels :
Climatiseurs sur toit, refroidisseurs, compresseurs, pompes à chaleur et tours de refroidissement.
Ventilateurs d'extraction et d'injection, ainsi que des unités de traitement d'air.
Systèmes de pompage d'eau.
Ascenseurs et autres dispositifs de levage.
Tapis roulants industriels et autres machines utilisées dans les processus de fabrication.
Dans toutes ces applications industrielles et commerciales des moteurs électriques, le MPCB joue un rôle clé en fournissant une protection électrique.
Qu'est-ce qu'un disjoncteur de protection moteur et quelles sont ses fonctions ?
Un disjoncteur de protection moteur, ou MPCB, est un dispositif électromécanique spécialisé qui peut être utilisé avec des circuits de moteurs de 60 Hz et 50 Hz. Il a plusieurs fonctions qui lui permettent de fournir un alimentation électrique sûre pour les moteurs :
Protection contre les défauts électriques tels que les courts-circuits, les défauts phase-terre et les défauts phase-phase. Le MPCB peut interrompre tout défaut électrique inférieur à sa capacité de coupure.
Protection contre la surcharge du moteur, lorsque celui-ci consomme un courant électrique supérieur à sa valeur nominale pendant une période prolongée. La protection contre la surcharge est généralement réglable dans les MPCB.
Protection contre les déséquilibres de phase et la perte de phase. Ces deux conditions peuvent endommager gravement un moteur triphasé, donc le MPCB déconnectera le moteur dans les deux cas dès que le défaut est détecté.
Délai thermique pour empêcher le moteur de se rallumer immédiatement après une surcharge, donnant au moteur le temps de refroidir. Un moteur surchauffé peut être endommagé de manière permanente s'il est remis en marche trop tôt.
Commutation du circuit moteur – Les MPCB sont généralement équipés de boutons ou de curseurs à cet effet.
Signalement de défaut – La plupart des modèles de disjoncteurs de protection moteur disposent d'un afficheur LED qui s'allume lorsque le MPCB a fonctionné. C'est une indication visuelle pour le personnel à proximité qu'un défaut a eu lieu et que le moteur électrique ne doit pas être reconnecté avant que le défaut soit résolu.
Reconnexion automatique – Certains modèles de MPCB permettent de saisir un temps de refroidissement en cas de surcharge, après quoi le moteur redémarrera automatiquement.
Les moteurs électriques sont des équipements coûteux, donc le rôle du disjoncteur de protection moteur est très important. Si un moteur n'est pas correctement protégé, il peut être nécessaire de réaliser des travaux de réparation coûteux ou même de remplacer complètement l'équipement. Un moteur électrique correctement protégé par un MPCB aura une durée de service beaucoup plus longue.
Principe de fonctionnement du disjoncteur de protection moteur
Le disjoncteur de protection moteur peut être considéré comme un sous-type de disjoncteur thermomagnétique, mais avec des fonctions supplémentaires spécialement conçues pour protéger les moteurs électriques. Le principe de fonctionnement de base est similaire à celui de tous les autres disjoncteurs.
La protection thermique est utilisée pour protéger le moteur électrique contre la surcharge. Elle repose sur un contact qui se dilate et se contracte, déconnectant le moteur si un courant excessif est détecté. Il est très important de savoir que la protection thermique a une réponse retardée, pour permettre les forts courants de démarrage lorsqu'un moteur démarre. Cependant, si le moteur ne parvient pas à démarrer pour une raison quelconque, la protection thermique fonctionnera en réponse au courant de démarrage prolongé.
La protection magnétique est utilisée en cas de court-circuit, de défaut de ligne ou d'autre défaut de courant élevé. Contrairement à la protection thermique, la protection magnétique est instantanée, pour déconnecter immédiatement les courants de défaut dangereux.
La principale différence entre le MPCB et les autres disjoncteurs est que le MPCB peut fournir une protection contre le déséquilibre de phase et la perte de phase. Les moteurs triphasés nécessitent trois conducteurs actifs avec des tensions équilibrées pour fonctionner efficacement. Un déséquilibre de plus de 2 % sera préjudiciable à la durée de vie du moteur. Si l'une des tensions de phase est soudainement perdue, l'effet est encore plus dommageable car le moteur continuera de fonctionner avec seulement deux phases. Le disjoncteur de protection moteur est capable de détecter ces conditions en mesurant les différences entre les tensions de phase, et déconnecte le moteur immédiatement lorsqu'elles se produisent. Il est important de noter que le déséquilibre de courant de phase est normal dans les systèmes triphasés qui alimentent des charges monophasées séparées, mais est inacceptable lorsque le circuit triphasé alimente un moteur électrique.
Les MPCB sont également équipés d'un mécanisme d'interruption manuelle, permettant la déconnexion des moteurs électriques pour remplacement ou maintenance.
Les disjoncteurs de protection moteur sont disponibles dans une large gamme de calibres de courant, et l'une de leurs meilleures caractéristiques est que de nombreux modèles permettent de régler le calibre de courant. Cela signifie que le même MCPB peut être configuré pour protéger des moteurs de différentes capacités.
Protection des moteurs asynchrones
La plupart des moteurs utilisés dans l'industrie sont des moteurs asynchrones, également connus sous le nom de moteurs à cage d'écureuil. Ces moteurs utilisent une alimentation triphasée pour créer un champ magnétique rotatif, qui à son tour magnétise le rotor et crée un mouvement de rotation. Lors de la conception de la protection électrique d'un moteur asynchrone et de la sélection de disjoncteurs de protection moteur, il y a certains facteurs très importants à prendre en compte qui ne sont pas présents lors de la protection d'autres types de circuits électriques.
Les moteurs asynchrones absorbent un courant de démarrage très élevé, car ils doivent établir un champ magnétique rotatif. Ce courant peut atteindre des valeurs de 500% à 800% de la valeur nominale pendant quelques fractions de seconde. Pour cette raison, la protection magnétique du MPCB fonctionne pour des valeurs supérieures à 10 fois le courant nominal, contrairement à certains types de disjoncteurs miniatures qui fonctionnent pour des valeurs aussi basses que 3 fois le courant nominal. Dans ces cas, utiliser un disjoncteur autre qu'un MPCB ne permettra même pas de démarrer le moteur avant que la protection magnétique ne fonctionne. Pour réduire le courant de démarrage, une pratique très courante consiste à compléter le disjoncteur de protection moteur avec un démarrage de moteur à tension réduite.
Les moteurs asynchrones nécessitent que les trois conducteurs de phase aient une tension équilibrée pour fonctionner correctement. Si les conducteurs de phase ont un déséquilibre supérieur à 2%, le moteur subira des dommages au fil du temps et aura une durée de vie réduite. Le moteur électrique tendra également à surchauffer, entraînant des dépenses d'énergie supplémentaires sous forme de chaleur perdue. Pour cette raison, un disjoncteur de circuit moteur doit être capable de détecter le déséquilibre de phase et de déconnecter le moteur en conséquence.
Si l'une des phases est complètement déconnectée, le moteur continuera de fonctionner, mais le courant dans les deux phases restantes augmentera au-dessus de la valeur nominale en raison du déséquilibre électrique, et brûlera probablement les bobinages du moteur. Pour cette raison, les protecteurs de moteur doivent fonctionner immédiatement dès que le déséquilibre de phase ou la perte de phase est détectée. Cela est généralement réalisé en mesurant les différences de courant entre les conducteurs de phase. Si l'un des courants de phase augmente ou diminue considérablement par rapport aux deux autres, c'est indicatif d'un déséquilibre. De même, si l'un des courants de phase tombe à zéro tandis que les deux autres restent, une perte de phase a eu lieu.
Alors, quels types de disjoncteurs peuvent être utilisés pour la protection des moteurs asynchrones ? Les fabricants proposent généralement trois différents disjoncteurs de protection moteur, disponibles pour une large gamme de tensions et de courants, afin de répondre à la plupart des besoins de protection des moteurs asynchrones.
Il est très courant de compléter les disjoncteurs de protection moteur avec un contacteur pour permettre le contrôle automatique du démarrage et de la déconnexion du moteur. Le système peut également inclure un dispositif de protection contre la sous-tension, qui déconnecte le moteur en cas de chute importante de la tension du système en dessous de la valeur nominale.
Dimensionnement du disjoncteur de protection moteur (Guide de sélection)
Les deux principaux facteurs qui déterminent la taille adéquate du disjoncteur de protection moteur sont la tension et le courant indiqués sur la plaque signalétique du moteur.
Le calibre de tension du MPCB doit correspondre à la tension indiquée sur la plaque signalétique du moteur. Généralement, les disjoncteurs de protection moteur peuvent être utilisés pour une large gamme de tensions, telles que 230 V, 380 V, 415 V, 440 V, 500 V et 660 V AC.
Une fois la tension connue, il est nécessaire de vérifier le courant indiqué sur la plaque signalétique du moteur électrique. Il est important de noter que le courant de fonctionnement réel peut être inférieur au courant indiqué, en particulier si le moteur n'est pas pleinement chargé. Cependant, le MPCB doit toujours être sélectionné en fonction de la valeur de courant indiquée afin de permettre le courant de démarrage lorsque le moteur démarre. Par exemple, un moteur ayant un courant indiqué de 20 ampères peut consommer un courant bien inférieur pendant une opération en charge partielle, mais le MPCB doit être sélectionné selon la valeur nominale de 20 ampères, sinon il pourrait fonctionner si le moteur est utilisé à pleine charge.
Les disjoncteurs de protection moteur peuvent ensuite être calibrés à la valeur exacte de courant adaptée au moteur électrique protégé. Ils disposent généralement d'une plage de réglage. Par exemple, un MPCB de 32 ampères peut être utilisable pour des moteurs avec des courants nominaux aussi bas que 22 ampères. Cela est très utile si un moteur électrique est remplacé par un modèle plus efficace nécessitant un courant inférieur, car il ne sera pas nécessaire de remplacer le disjoncteur moteur.
Même si un disjoncteur de protection moteur est dimensionné correctement en fonction du moteur électrique protégé, il est également important d'utiliser un câblage adéquat. Pour fournir une protection adéquate, le fil doit pouvoir conduire le courant nominal en toute sécurité. Un fil de section insuffisante surchauffera, l'isolation fondra et des défauts électriques peuvent survenir même avec un disjoncteur installé.
Tableau de spécifications du disjoncteur de protection moteur
Les fabricants de MPCB fournissent généralement des tableaux où les spécifications techniques du disjoncteur sont présentées, afin de simplifier le processus de sélection. Le tableau suivant, fourni à titre d'exemple, concerne le modèle de disjoncteur de circuit moteur SGV2-ME fabriqué par CGSL.
Les valeurs de courant auxquelles les protections thermiques et magnétiques fonctionnent sont affichées dans les colonnes de libération thermique et de libération magnétique. Avant d'installer un MPCB, il est très important de vérifier que les tensions et les courants sont compatibles avec le moteur protégé.
Conclusions sur le disjoncteur de protection moteur
Les disjoncteurs de protection moteur jouent un rôle très important en matière de sécurité électrique, puisque les moteurs qu'ils protègent ont une grande variété d'applications dans les bâtiments commerciaux et l'industrie.
Les moteurs asynchrones, le type de moteur électrique le plus courant dans les environnements industriels et commerciaux, ont des exigences de protection spéciales qui ne peuvent être satisfaites que par un disjoncteur de protection moteur. Il est également possible de compléter le MPCB avec d'autres dispositifs de protection ou d'automatisation tels que la protection contre la sous-tension, les minuteries et les démarrages de moteur à tension réduite.
La sélection adéquate du MPCB est essentielle pour fournir une protection fiable du moteur. Un MPCB de taille insuffisante n'autorisera même pas le démarrage du moteur, tandis qu'un MPCB oversized pourrait ne pas être en mesure de détecter les conditions de surintensité pour le moteur électrique protégé.
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