APPAREILLAGE ELECTRIQUE ingénie_2024.pdf

AMIDOU BETIE, Ph.D, Ing, Enseignant-Chercheur à l’INP-HB au DFR du GEE « Appareillage Electrique » 1
L’APPAREILLAGE
ÉLECTRIQUE
BASSE TENSION

1. INTRODUCTION
1.1. ROLE DE L'APPAREILLAGE
L'appareillage électrique se situe entre la production et l'utilisation de l'énergie électrique ; il
permet :
 de réaliser des connexions entre les circuits,
 d'établir et de couper le courant électrique;
 de protéger les personnes, les animaux et les biens;
 de contrôler , régler , mesurer les grandeurs électriques.
1.2. CLASSIFICATION FONCTIONNELLE DE L'APPAREILLAGE

1.3 LA PROTECTION DE L'APPAREILLAGE
Toute installation électrique est placée dans un environnement qui présente des risques plus ou
moins importants :
 pour les personnes,
 pour le matériel constituant l'installation .
En conséquence, ces conditions d'environnement de l'installation électrique influent sur le
choix ou la définition des matériels.
Ces conditions constituent ce que l'on appelle les "influences externes"

EXERCICES D’APPLICATION
EXERCICE 1 :
Préciser les facteurs d’utilisation à prendre en compte dans un bloc opératoire. En déduire les
précautions à mettre en œuvre.
EXERCICE 2 :
Rechercher dans les locaux industriels ceux qui présentent les plus gros risques
a) d’incendie,
b) d’explosion,
c) de contamination
EXERCICE 3 :
Donner les facteurs d'environnement et d’utilisation pour une sucrerie et analysez les risques
égaux ou supérieurs à 3.
EXERCICE 4 :
Pour une discothèque située en sous-sol et pouvant recevoir 200 personnes, indiquez la catégorie
de l’établissement et les facteurs d’environnement qui vous semblent les plus dangereux.

1.4. CLASSES DE L'APPAREILLAGE ELECTRIQUE BASSE TENSION
Le matériel électrique d'appareillage ou d'utilisation de l'énergie électrique est réparti en
quatre classes.
CLASSE 0
Matériel ayant une isolation principale et ne comportant pas de dispositions permettant de relier
les parties métalliques accessibles à la terre.
Exemple : lampe de chevet
CLASSE I
Matériel ayant une isolation principale et dont les parties métalliques peuvent être reliées à la
terre.
Exemple : moteur électrique.
CLASSE II
Matériel dont les parties accessibles sont séparées des parties actives par une double isolation
ou une isolation renforcée.
Les parties métalliques s'il en existe, ne présentent pas de dispositif permettant de les relier à
la terre.
Exemple : rasoir électrique, sèche-cheveux, …
CLASSE III
Matériel prévu pour être alimenté seulement en très basse tension, soit 12V ou 24V
Exemple : circuit électrique automobile, sonnerie 24V
Symboles des classes

1.5. CARACTERISTIQUES PRINCIPALES
1.5.1. La tension nominale Un
Tension de fonctionnement de l'appareil dans les conditions normales.
Ses valeurs s'échelonnent entre le volt et le million de volts
Les échelons normalisés sont :
Domaine TBT BTA BTB HTA HTB
Alternatif  50 V 50 V  U  500 V 500 V  U  1 kV 1kV  U 50 kV U  50 kV
Continu  120 V 120 V  U  750 V 750 V  U  1,5 kV 1,5kV  U 75 kV U  75 kV
Anciens domaines de Tension
Domaines de tension
Valeur de la tension
En courant alternatif En courant continu
TBT Un  50 V Un  120 V
BT
Plus de
distinction
BTA/BTB
50 V  Un  1000 V 120 V  Un  1,5 kV
HT
HTA 1kV  Un  50 kV 1,5kV  Un  75 kV
HTB Un  50 kV Un  75 kV
Nouveaux domaines de Tension
1.5.2. L’intensité nominale In
Intensité de service dans les conditions normales.
Elle peut varier de 1 à 8000 A et atteindre dans les applications spécifiques, telles que
l’alimentation des cuves d’électrolyse, des valeurs de 80 à 100 000 A
1.5.3. Le pouvoir de coupure PdC
L’intensité présumée que l’appareil pourra interrompre sous des conditions prescrites d’emploi.
Elle s’exprime en Ka efficaces.
1.5.4. Le pouvoir de fermeture PdF
L’intensité présumée sur laquelle l’appareil devra être capable de se fermer sans risque de
détérioration. Elle s’exprime en Ka crête.
1.5.5. La tenue aux efforts électrodynamiques Ia
L’intensité maximale qui peut traverser l’appareil fermé sans dommages. Elle s’exprime en Ka
crête.

1.6. LES FONCTIONS DE BASE DE L'APPAREILLAGE
En définissant les conditions de réalisation des circuits, la normalisation (NFC 15-100) et la
réglementation (principalement le décret du 14/11/88), on distingue trois fonctions de base
spécifiques de l'appareillage :
 Sectionnement
 Commande
 Protection

1.6.1. LE SECTIONNEMENT
1 : DEFINITION
Le sectionnement permet la séparation d'une installation (tout ou partie) de la source d'énergie
qui l'alimente. Le sectionnement a pour but d'éviter à une personne travaillant sur l'installation
tout risque de contact électrique accidentel. Il s'agit d'une coupure à vide (courant nul) sous
tension. Un appareil qui assure la seule fonction sectionnement n'a théoriquement aucun pouvoir
de coupure. Il est donc interdit de le manœuvrer en charge.
2 : LIEU D'INSTALLATION
◼ Le sectionnement est obligatoire à l'origine de toute installation.
Le sectionnement à séparation visible est demandé si l'installation est alimentée par un poste
d'abonné à comptage B.T.
Dans les autres installations le sectionnement normal est suffisant si la tension nominale
est  500 V en courant alternatif.
◼ Le sectionnement à séparation pleinement apparente est obligatoire si la tension nominale de
l'installation est supérieure à 500 V ou si la fonction sectionnement est en tête de machines
outils.

◼ Pour faciliter l'exploitation, il peut être souhaitable que des dispositifs de sectionnement
existent à l'origine de tous les départs principaux, puis divisionnaires.

1.6.2. LA FONCTION COMMANDE
1. DEFINITION
La fonction commande permet à l'utilisateur d'intervenir volontairement sur le fonctionnement
d'une installation. Elle regroupe :
1.1. La commande fonctionnelle
Elle est destinée à assurer en service normal la mise "en" et "hors" tension de tout ou partie de
l'installation ou d'un appareil d'utilisation.
Un appareil assurant cette fonction doit être installé au minimum :
 à l'origine de toute installation
 au niveau des récepteurs (un seul appareil de commande pouvant mettre sous tension
plusieurs appareils)
La manœuvre peut être :
 soit manuelle (par action sur la poignée de l'appareil)
 soit électrique (commande à distance, délestage, relestage,…)
Les dispositifs de commande fonctionnelle qui assure en même temps une fonction de protection
sont, en général, à coupure omnipolaire.
1.2. Coupure d'urgence – Arrêt d'urgence
La coupure d'urgence est destinée à mettre hors tension un appareil ou un circuit qu'il serait
dangereux de maintenir sous tension (choc électrique, incendie).
L'arrêt d'urgence est une coupure d'urgence destinée à arrêter un mouvement devenu
dangereux
Dans les deux cas :
 Le dispositif ou son organe de manœuvre local ou à distance (commande de type "coup de
poing" doit être aisément reconnaissable, rapidement accessible et situé à proximité de
tout endroit ou le danger peut se produire ou être perçu.
 La coupure en une seule manœuvre (ou coupure simultanée) et en charge de tous les
conducteurs actifs est exigée.
 La mise sous "bris de glace" est autorisée, mais dans les installations non surveillées la
 remise sous tension ne doit pouvoir se faire qu'à l'aide d'une clef tenu par le responsable.
1.3. Coupure pour entretien mécanique
Cette fonction est destinée à assurer la mise et le maintien à l'arrêt d'une machine pendant des
interventions sur les parties mécaniques.
Elle est généralement assurée par un dispositif de commande fonctionnelle.

1.6.3. LA PROTECTION ELECTRIQUE
Toute installation doit être protégée par un appareillage électrique adapté, contre les
détériorations dont la cause peut être externe : court-circuit, foudre ou interne, récepteurs
surchargés.
Perturbations Causes Effets
Moyens de
protection
Surcharges
La puissance
demandée est plus
importante que celle
prévue
Échauffement lent,
mais de longue
durée
Fusibles
Disjoncteurs
Relais thermiques
Court-circuit
Contact électrique
accidentelle entre
deux conducteurs de
polarités différentes :
deux conducteurs
dénudés qui se
touchent.
Création d’un arc
électrique et
échauffement très
important pouvant
fondre les
conducteurs.
Fusibles
Disjoncteurs
Relais magnétiques
Couper le courant
instantanément
Surtensions
La tension augmente
brutalement du fait de
la foudre ou du
contact avec une ligne
haute tension
Il y a destruction des
isolants (claquage)
d’où création de
surcharges ou de
courts-circuits
Parafoudre
Limiteur de
surtension,
Relais de surtension
Baisse de
tension
Déséquilibre du
réseau triphasé
Mauvais
fonctionnement des
récepteurs et des
moteurs.
Relais à minimum de
tension
Relais à baisse de
tension
La protection électrique assure la protection :
1 • Contre les surintensités (protection des canalisations)
Contre les surintensités, les surcharges se produisant
dans un circuit électriquement sain
Contre les courants de court-circuit, consécutifs à
un défaut dans un circuit entre plusieurs conducteurs.
Ces protections, en général, assurées par des disjoncteurs, doivent
être installées à l'origine de chaque circuit.
2 • Contre les risques d'échauffement des moteurs,
dus par exemple à une surcharge prolongée, à un blocage du rotor ou
à une marche en monophasé.
La détection des surcharges est en général confiée à un relais thermique.
La protection contre les courts-circuits est assurée par un fusible aM ou par un
disjoncteur sans relais thermique.

Un dispositif de protection contre les surcharges et les courts-circuits doit répondre à 3
conditions :
 son courant nominal (In) ou de réglage (Ir) doit être supérieur ou égal au courant
d’emploi Ib.
 son courant nominal (In) ou de réglage (Ir) doit être inférieur ou égal au courant
admissible du câble.
 son pouvoir de coupure (PdC) doit être supérieur ou égal au courant maximal de court-
circuit au point où il est installé.
3 • Des personnes contre les défauts d’isolement : Voir les régimes du neutre
4 • Causes habituelles des surcharges
Causes Exemples
Manque de maintenance
Accumulation de poussières, salissures,
particules étrangères
Vieillissement des équipements Pièces usées, lubrification insuffisante
Problème thermique Isolement dégradé, composants défaillants
Mauvaise utilisation Capacité insuffisante, usage excessif
Qualité de l’énergie Surtensions et sous tensions transitoires
Défauts de terre de faible amplitude Particules métalliques, dégâts des eaux
5 • Causes habituelles des courts-circuits
Causes Exemples
Élément étranger Boulons, tournevis autres objets conducteurs
Défaillances de composants Claquage de semi-conducteur
Surtensions Foudre, commutations, interruptions
Défauts de terre de grande amplitude Court–circuit à la terre
Influences externes Inondations, incendies, vibrations
5 • Appareils utilisés
▪ Fusible,
▪ Disjoncteur,
▪ Relais thermique
▪ Relais magnétique
Il faut retenir ceci :
La protection n’est pas un phénomène aléatoire.
Elle s’anticipe, se construit, avec méthode et
rigueur.

APPAREILS UTILISÉS

APPAREIL DE SECTIONNEMENT

LE SECTIONNEUR
Fonction
Le sectionneur est destiné à interrompre la continuité d'un circuit dans un but de sécurité et pour
faciliter les opérations de maintenance. En conséquence le sectionneur doit pouvoir être verrouillé
en position d’ouverture, ou de fermeture.
Il ne possède aucun pouvoir de coupure : il ne doit donc pas être manœuvré en charge.
Sectionneur porte-fusible
Il permet de réaliser deux fonctions :
▪ Assurer l’isolement du circuit aval (coupure visible)
▪ Supporter les cartouches porte-fusibles destinées à protéger l’installation contre les courts-
circuits (fig. 3).
Différents organes
a) Contacts principaux (1-2), (3-4) et (5-6)
Ils permettent d’assurer le sectionnement de l’installation (sécurité). Ils servent aussi de porte-
fusibles (fig. 4 et 5).
b) Contacts auxiliaires (13-14), (23-24)
Ils permettent de couper le circuit de commande des contacteurs avant l’ouverture des pôles du
sectionneur, ce qui évite la coupure en charge. De même à la mise sous tension, le circuit de
commande n’est fermé qu’après la fermeture des pôles principaux.
c) Poignée de commande
Elle peut être verrouillés en position ouverte par un cadenas (sécurité).
Caractéristiques d’un sectionneur
Nombre de pôles principaux – Tension nominale d’emploi – Courant nominal thermique – Contacts
auxiliaires – Caractéristiques des Cartouches-fusibles – Nature de la commande

Choix d’un sectionneur

LES APPAREILS DE COMMANDE

L’INTERRUPTEUR
1. FONCTION
C'est un appareil de commande (généralement manuel, éventuellement électrique, pneumatique
ou hydraulique à l'ouverture) capable de couper et de fermer un circuit en service normal.
2. SYMBOLE :
Unipolaire Tripolaire
3. CONSTITUTION
On trouve dans un interrupteur :
▪ Un ou plusieurs pôles principaux avec dispositif de coupure de l'arc.
▪ Un mécanisme de commande des contacts mobiles
▪ Un châssis portant l'ensemble.
▪ Eventuellement, des contacts auxiliaires, pour les circuits de commande, de contrôle
d'asservissement.

4. CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES
▪ Tension nominale : Un
▪ Intensité nominale : In
▪ Pouvoir de coupure : Pdc
5. NORMES ET CRITERES DE CHOIX DES INTERRUPTEURS

6. LOCALISATION DES INTERRUPTEURS B.T.

LE CONTACTEUR
1 : DEFINITION
Le contacteur est un appareil de commande capable d'établir ou d'interrompre le passage de
l'énergie électrique, il est commandé par un électroaimant.
Le contacteur présente l’avantage de pouvoir être commandé à distance au moyen de contacts
peu encombrants et sensibles. Il peut ainsi être commandé automatiquement au moyen de
contacts asservis à une grandeur physique : pression (manomètre à contacts), température
(thermostat), distance et niveau (contact de position, fin de course, interrupteur à flotteur),
temps (contacts temporisés), etc..
En automatismes, on appelle ce type de constituant préactionneur puisqu'il se trouve avant
l'actionneur dans la chaîne des énergies.
2 : SYMBOLE
3 : CONSTITUTION

3.1. L’électro-aimant.
L’électro-aimant est l’élément moteur du contacteur. Il comporte essentiellement un circuit
magnétique et une bobine
 Lorsque la bobine de l’électroaimant est alimentée (sous tension), le contacteur se ferme,
établissant, par l’intermédiaire des pôles (ou contacts principaux), le circuit entre le réseau
d’alimentation et le récepteur.
 La course d’appel est la distance qui sépare la partie fixe de la partie mobile du circuit
magnétique lorsque le contacteur est au repos.
 La course d’écrasement est la distance qui sépare les deux parties lorsque les pôles viennent
en contact.
 Circuit magnétique en courant alternatif : une bague de déphasage ou spire de Frager, a pour
rôle d’empêcher une vibration bruyante du circuit magnétique. Cette bague embrasse les 2/3
de la surface S du circuit.
3.2. Les pôles ou contacts principaux.
Les pôles sont chargés d’établir ou d’interrompre le courant dans le circuit de puissance. Ils
sont dimensionnés pour le passage du courant nominal du contacteur en service permanent sans
échauffement anormal. Ils comportent une partie fixe et une partie mobile.
Circuit magnétique
fixe
Bobine
Circuit magnétique mobile :
solidaire de la partie mobile des
contacts

3.3. Les contacts auxiliaires.
Les contacts auxiliaires assurent les auto-maintiens, les asservissements, les verrouillages des
contacteurs ainsi que la signalisation. On distingue :
 Les contacts instantanés à fermeture NO.
Ils sont ouverts (non passants) au repos du contacteur et fermés (passants) lorsque
l’électroaimant est sous tension.
 Les contacts instantanés à ouverture NC.
Ils sont fermés (passants) au repos du contacteur et ouverts (non passants) lorsque
l’électroaimant est sous tension.
 Les contacts instantanés NO/NC.
Au repos du contacteur, le contact NO est non passant tandis que le contact NC est passant. A
la fermeture du contacteur, l’état des contacts s’inverse. Les deux contacts ont un point
commun.
 Les contacts temporisés.
Le contact temporisé permet d’établir ou d’ouvrir un contact un certain temps après la
fermeture (au travail) ou l’ouverture (au repos) du contacteur qui l’actionne. Ce temps est
réglable.
4 : FONCTIONNEMENT.
Pour bien comprendre le principe du fonctionnement, observons la représentation schématique
d’un contacteur et les différentes phases représentées par les figures 1, 2 et 3
1 2 4
3
Ressort de
rappel
Contact mobile
du circuit de
puissance
Bobine
( Electro-aimant )
Contacts du
circuit de
puissance
Représentation schématique d’un contacteur

5 : CHOIX D'UN CONTACTEUR
5.1 : INTRODUCTION
Choisir un contacteur en fonction d'une application, c'est définir un appareil capable d'établir, de
supporter et d'interrompre le courant dans le récepteur à commander, ceci dans des conditions d'utilisation
bien définies, sans échauffement excessif ni usure exagérée des contacts.
Le choix d'un contacteur est donc fonction :
De la nature et des caractéristiques du circuit ou du récepteur à commander :
 Valeur et nature du courant,
 Tension,
 Régimes transitoires à la mise sous tension…,
Des contraintes d'exploitation :
 Cycles de manœuvres / heure,
 Facteur de marche,
 Coupure à vide ou en charge,
 Catégorie d'emploi,
 Type de coordination,
 Durabilité électrique souhaitée…,
Des conditions d'environnement :
Température ambiante,
Altitude…,
Fig. 1 : Le contacteur est en position de repos. La distance d’écartement des pôles et des circuits magnétiques
fixe et mobile est maximale.
Fig.2 : L’appareil est mis sous tension. Le circuit magnétique mobile se déplace vers le circuit magnétique fixe
en entraînant les contacts mobiles.
Les contacts fixes et mobiles entrent en contact. A cet instant il reste un entrefer dont la côte « e1 »
s’appelle côte d’écrasement.
Fig.3 : Appareil sous tension. Le déplacement final du circuit magnétique mobile comprime les ressorts des
contacts mobiles afin d’obtenir une forte pression de ceux-ci sur les contacts fixes.
En fin de course du circuit mobile, il reste sur la branche médiane un entrefer « e2 » permettant
d’éviter le maintien en position fermée par un flux rémanent lors de la mise hors tension
.
Les différentes phases du fonctionnement

Chronogramme de choix d’un contacteur
Les catégories d’emploi normalisées fixent les valeurs de
courant que le contacteur doit établir et couper.
Elles dépendent :
- De la nature du récepteur.
- Des conditions dans lesquelles s’effectuent fermetures
et ouvertures.
Catégories d’emploi
Ue : Valeur de tension qui, combinée avec un courant
assigné d’emploi, détermine l’emploi du contacteur.
Pour les circuits triphasés, elle s'exprime par la tension
entre phases.
Ie: Il est défini suivant la tension assignée d’emploi, la
fréquence et le service assignés, la catégorie d’emploi et
la température de l’air au voisinage de l’appareil.
Tension d’emploi
Courant d’emploi
Puissance du moteur normalisée pour lequel le
contacteur est prévu
à la tension assignée d’emploi.
Puissance
Uc: Valeur assignée de la tension de commande sur
laquelle sont basées les caractéristiques de
fonctionnement de (12V à 400V)
alternatif ou continu.
Tension de commande
Éléments complémentaires :
•Contact instantané
•Contact temporisé
•Dispositif de condamnation
Accessoires
Référence du contacteur

5.2 : DEFINITION DES CATEGORIES D'EMPLOI

5.3 : DETERMINATION DE LA CATEGORIE D'EMPLOI

LES APPAREILS DE PROTECTION

LE FUSIBLE
1 DEFINITION :
Le coupe-circuit à fusible, par abréviation fusible, est un appareil de protection dont la
fonction est d’ouvrir par la fusion d’un élément calibré, le circuit dans lequel il est inséré.
Le fusible doit interrompre le courant lorsque celui-ci dépasse pendant un temps donné une
valeur précise.
2 CONSTITUTION :
On distingue le porte-fusible raccordé à l’installation de la cartouche fusible qui est
interchangeable (cartouche de remplacement).
21 Cartouche fusible :
22 Porte-fusible :
23 Les formes des cartouches :
Deux types de cartouches fusibles sont à distinguer :
Les cartouches cylindriques
Les cartouches à couteaux
Cartouche cylindrique Cartouche à couteaux

24 Eléments accessoires. Indicateur de fusion. Percuteurs
Lorsqu’il y a lieu de signaler le fonctionnement d’un fusible, on a recours généralement à un
indicateur de fusion purement visuel situé sur la cartouche fusible. Il est cependant souvent
nécessaire que l’interruption du circuit soit signalée à distance, ou agisse sur une protection
complémentaire. Ce besoin est satisfait par le coupe circuit à percuteur qui, en cas de fusion,
libère un travail mécanique susceptible d’actionner soit un contact électrique, soit un organe
mécanique de déclenchement, soit un indicateur mécanique à distance.
3 LES DIFFERENTES CLASSES DE FUSIBLES ou CLASSIFICATION DES FUSIBLES
Les fusibles sont classés en fonction :
De la nature de la protection assurée,
Du type de protection contre les surintensités.
On distingue les classes suivantes :
31 Classe gG (anciennement dénommés gI) : usage général. Marqués en noir.
Conviennent pour la protection des circuits où les surcharges sont passagères
sont relativement faibles : circuit aval subdivisé, charges passives (résistives), etc. .
Ils assurent la protection contre les courts-circuits et peuvent également
assurer la protection contre les surcharges.
32 Classe aM (Accompagnement Machine). Marqués en vert.
Conviennent pour assurer seulement la protection contre les courts-circuits dans
les installations qui représentent normalement des surcharges passagères
importantes : démarrage d’un moteur à cage par exemple.
Leur calibre correspond au moins au courant normal du moteur.
Ces fusibles ne sont pas autonomes : dans la zone des surcharges
inférieures à 4 In, la protection doit être assurée par les déclencheurs thermiques.
33 Les cartouches UR (ultra rapide).
Protègent essentiellement les composants électroniques.

4 CARACTERISTIQUES :
Courant nominal ou calibre d’une cartouche fusible In : C’est le calibre du fusible. Il peut donc traverser
le fusible en permanence sans provoquer la fusion ni d’échauffement anormal.
Tension nominale d’une cartouche fusible Un : C’est la tension maximale pour laquelle le fusible peut
être utilisé (250, 400, 500 ou 600V). Il existe des fusibles pour la haute tension.
Pouvoir de coupure d’une cartouche fusible : C’est le courant maximal qu’un fusible peut couper sans
que la tension de rétablissement ne provoque un réamorçage de l’arc. Les fusibles possèdent de très hauts
pouvoirs de coupure (de 80 à 170 kA).
Contraintes thermiques d’une cartouche fusible (I2t) : C’est l’énergie par unité de résistance nécessaire
à la fusion du fusible. Cette contrainte thermique doit être inférieure à celle de l’installation à protéger.
Zone de fonctionnement :
Courant conventionnel de non-fusion (Inf), courant conventionnel de fusion (If) :
Courant conventionnel de non-fusion (Inf) : "valeur spécifiée de courant qui peut être supportée
par la cartouche fusible pendant un temps spécifié (temps conventionnel) sans fondre".
Courant conventionnel de fusion (If) : "valeur spécifiée de courant qui provoque la fusion de la
cartouche fusible avant l'expiration d'un temps spécifié (temps conventionnel)".
Les zones de fonctionnement, strictement
délimitées par les normes, permettent de
déterminer la durée de fonctionnement du
fusible en fonction du courant le traversant.
Il est important de connaître ces
caractéristiques de fonctionnement, pour
calculer la sélectivité des différentes
protections installées en série.

Tableau pour cartouches gG
Calibre Inf If Temps
In  4
5 à 10
11 à 25
26 à 63
64 à 100
101 à 160
161 à 400
In400
1,5
1,5
1,4
1,3
1,3
1,2
1,2
1,1
2,1
1,9
1,75
1,6
1,6
1,6
1,6
1,5
1 h
1 h
1 h
1 h
2 h
2 h
3 h
4h
Courbes de fusion

la limitation
Quelle est l'importance du pouvoir de limitation ?
Un court-circuit est dangereux tant par ses effets électrodynamiques que par ses effets
thermiques. Les effets destructeurs électrodynamiques dépendent du carré du courant crête
atteint lors du court-circuit.
Les effets destructeurs thermiques dépendent de la contrainte thermique de ce même court-
circuit. Les cartouches fusibles limitent au maximum possible ces deux effets.
Qu'appelle-t-on courbe de limitation ?
La limitation du courant peut varier suivant les conditions du court-circuit (intensité, cos ,
instant de début de court-circuit). Les courbes de limitation des cartouches Legrand
représentent les valeurs maximales des courants limités pouvant être atteints dans les
conditions les plus défavorables.
Courbes de limitation

5. CHOIX D'UN FUSIBLE
DEMARCHE
a) Selon l'emploi on détermine la classe du fusible gI ou aM.
b) A partir du courant d'emploi IB, on détermine le calibre du fusible In avec la règle de
protection :
IB  In  Iz.
IB = courant d'emploi de circuit (fonction des récepteurs alimentés)
In = calibre nominal du fusible.
IZ = courant admissible dans la canalisation.
▪ Pour la classe aM, on choisit le calibre du fusible égal au courant nominal du moteur à pleine
charge.
▪ Pour la classe gI, on prend des cartouches dont le calibre correspond au courant à pleine
charge de l'installation à protéger.
c) On précise la forme du fusible (cylindrique ou à couteaux), les dimensions qui dépendent du
socle dans lequel il est monté, la nécessité de signaler le fonctionnement du fusible (les
fusibles peuvent être équipés de voyants mécaniques qui sont libérés au moment de la coupure
du fusible).
La désignation d'un fusible doit donc comporter :
 La classe gI ou aM ;
 Le calibre : In et la tension nominale Un ;
 La forme (cartouche cylindrique ou à couteaux ) et sa taille
 Eventuellement le système déclencheur ou non et le pouvoir de coupure.
Exemple : Fusible gI 25A avec socle 25A taille 10,331,5-380V
CHOIX DES FUSIBLES POUR LA PROTECTION DES TRANSFORMATEURS
REGLE A APPLIQUER
1  COTE PRIMAIRE
Il faut installer une protection laissant passer les pointes du courant, utiliser des cartouches
aM.
2  COTE SECONDAIRE
Il faut calculer le courant de court-circuit au point le plus éloigné de la protection, il peut être
obtenu par relation :
  S
L
Ucc
P
Us
Us
Icc

2
100
² +

=
Choisir le calibre afin d'avoir un temps de coupure de 5 s maximum pour le courant Icc calculé
précédemment en utilisant des cartouches gI :
on a deux possibilités :
1  Lire sur les courbes de fusion des fusibles
2  Appliquer la relation : fusible gI = In  Icc / 4
Us = tension secondaire du transformateur en V
P = Puissance du transformateur en VA
Ucc = Tension de court-circuit du transformateur en %
L en mètre ; S en m2 ;  en m (1,8 10-8
pour le cuivre)

6. AVANTAGES ET INCONVENIENTS D’UN FUSIBLE
Avantages
• Coût peu élevé ;
• Facilité d’installation ;
• Pas d’entretien ;
• Très haut pouvoir de coupure ;
• Très bonne fiabilité ;
• Possibilité de coupure très rapide (UR).
Inconvénients
• Nécessite un remplacement après fonctionnement ;
• Pas de réglage possible ;
• Déséquilibre en cas de fusion d’un seul fusible sur une installation triphasée ;
• Surtension lors de la coupure.

LE RELAIS THERMIQUE
1. FONCTIONS
Le relais thermique est un relais de protection destiné à la protection des circuits et des
moteurs contre les surcharges, les coupures de phase, les démarrages trop longs et les calages
prolongés des moteurs.
1,2 In  I surcharge  4 In
SYMBOLE
2. CONSTITUTION
L’élément principal du relais thermique est une bilame formée de deux lames minces de métaux
ayant des coefficients de dilatation différents.
Elle s’incurve lorsque la température augmente.

3. FONCTIONNEMENT
Une résistance chauffante est bobinée autour du bilame.
Chaque résistance chauffante est raccordée
en série avec une phase du récepteur.
Lors d’une surcharge, l’échauffement de la
résistance (
2
RI
Pj = ) dû au courant dans
récepteur entraîne une déformation de la
bilame (elle s’incurve) et la déformation actionne
un contact auxiliaire à ouverture qui coupe le
courant de la bobine du contacteur.
Le réarmement ne peut s’effectuer que lorsque les bilames sont suffisamment refroidis.
4. COMPENSATION DE LA TEMPERATURE AMBIANTE
La compensation permet au relais de déclencher à la même valeur d’intensité quelle que soit la
température ambiante. Le relais thermique donne une image thermique du récepteur à
protéger.
La compensation est réalisée par une bilame de
compensation, influencée uniquement par les variations
de la température de l’air ambiant qui est montée
en opposition avec les bilames principales.
Un relais thermique compensé est insensible à des
variations de température ambiante généralement
comprises entre – 40°C et +60°C
5. COURBE DE DECLENCHEMENT
5.1 : Définition
C’est la courbe représentant le temps de déclenchement moyen en fonction des multiples de
l’intensité de réglage.
L’intensité minimale de déclenchement est égale, en général, à 1,15 fois l’intensité de réglage.
Autrement dit, le relais ne déclenche pas en dessous de cette intensité de réglage que l’on peut
choisir égale à l’intensité à pleine charge.

5.2 : Classes de déclenchement
Les relais thermiques protègent les moteurs contre les surcharges. Mais pendant la phase de
démarrage, ils doivent laisser passer la surcharge temporaire due à la pointe de courant, et
déclencher iniquement si cette pointe, c’est-à-dire la durée de démarrage, est anormalement
longue. Il est donc nécessaire de disposer de relais adaptés à la durée de démarrage. Pour
répondre à ce besoin, la norme IEC 947-4-1-1 définit, pour les relais de protection thermique
trois classes de déclenchement :
Relais classe 10
Ils conviennent pour des applications courantes avec une durée de démarrage inférieur à 10
secondes.
Relais classe 20
Ils admettent des durées de démarrage jusqu’à 20 secondes.
Relais classe 30
LA durée du démarrage peut être de 30 secondes au maximum ;
6. CARACTERISTIQUES
 Tension nominale d’isolement entre les pôles de puissance
 Intensité maximum supportée par les pôles puissance (réglage)
 Nombre de contacts de commande et type (ouverture et fermeture)
 Réarment manuel ou automatique
 Compensation en température : en général de -15°C à +45°C
 Différentiel, protège contre :
▪ La perte d’une phase, donc évite la marche en monophasé
▪ Les déséquilibres
 Courbes de déclenchement

LE RELAIS ELECTROMAGNETIQUE
1. ROLE
Les relais électromagnétiques sont des appareils
destines à la protection des installations contre
les surcharges importantes.
5 In  I surcharge  10 In
2. SYMBOLE
3. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Le relais magnétique comprend :
▪ Un circuit magnétique fixe avec un entrefer réglable
▪ Une armature mobile agissant sur un ou deux contacts auxiliaires
▪ Un bobinage engagé sur le circuit fixe
▪ Un dispositif de réglage agissant sur l’entrefer
Le bobinage dont la section et le nombre de tours (N) est fonction de l’intensité (I) à véhiculer
est en série dans l'une des phases du récepteur.
En fonctionnement normal, le champ magnétique produit, est insuffisant pour attirer l’armature
mobile.
Lors d'une surintensité importante, les ampères-tours (NI) produits par le bobinage augmentent
considérablement, le champ magnétique également, l’armature mobile est attirée et actionne les
contacts auxiliaires. Le contact à ouverture étant inséré dans le circuit de la bobine du
contacteur principale, ce dernier s’ouvre, séparant le récepteur du réseau d'alimentation.
1
2
1
93
91
92
94

4. CARACTERISTIQUES
▪ Tension maximale d'emploi
▪ Limites de fréquence du courant d'emploi
▪ Courant de réglage
▪ Courbe de déclenchement
▪ Intensité maximale permanente
5. SCHEMAS DE RACCORDEMENT
6. CHOIX D'UN RELAIS ELECTROMAGNETIQUE
6.1 : CAS DES MOTEURS
Pour choisir un relais électromagnétique, il faut d'abord déterminer le courant maxi que le
moteur peut absorber pendant le démarrage.
Le relais choisi doit permettre le passage de ce courant de démarrage pour un courant
légèrement supérieur.
6.2 : CAS DE CIRCUIT DE DISTRIBUTION
Ce dispositif ne se justifie pas, car un relais magnétique associé à un contacteur ne doit pas
être utilisé comme un dispositif de protection contre les courts-circuits :
Car il est rare que le Pdc du contacteur soit supérieur ou égal à l'intensité de court-circuit
présumé.

6.3 : AUTRES APPLICATIONS DU RELAIS MAGNETIQUE
En plus de sa fonction première qui est la protection des récepteurs contre les surcharges
importantes, il peut être utilisé comme :
1 Relais limiteur d'effort ou limiteur de course d'un mouvement de serrage.
2 Relais de démarrage d'un équipement de pompe ou de rupture de charge.
3 Relais à minimum d'intensité pour démarrage ampèremétrique.

LE DISJONCTEUR
1. DÉFINITION.
Un disjoncteur est un appareil de connexion électrique capable :
 d'établir, de supporter et d'interrompre des courants dans les conditions normales du
circuit,
 d'établir, de supporter pendant une durée spécifiée et d'interrompre des courants dans des
conditions anormales spécifiées telles que celles du court-circuit ou de la surcharge.
Un disjoncteur se définit également comme un interrupteur HPC (Haut Pouvoir de Coupure)
associé à des relais de protection thermique, magnétique ou magnétothermique.
Figure : Différents types de disjoncteurs
2. CONSTITUTION.

3. SCHEMA FONCTIONNEL.
3.1. Rôle des différentes parties.
3.1.1. Etablissement et interruption du courant.
Cette fonction est assurée par les contacts principaux ou pôles qui peuvent établir, supporter
ou couper le courant normal ou un courant de court-circuit.
3.1.2. Contrôle des surcharges et court-circuit.
L’intensité dans le circuit est contrôlée en permanence par deux systèmes permettant de
détecter :
Les surcharges, par un dispositif thermique
Les courts-circuits par un dispositif magnétique.
3.1.3. Commande du disjoncteur,
-Manuelle : pour la mise en marche ou l’arrêt au moyen d’un levier actionné manuellement par
l’utilisateur.
-Automatique : Le système de contrôle précédent agit directement sur la commande des pôles
et provoque l’ouverture automatique du circuit, aussi bien en cas de surcharge que de court-
circuit
3.2. Symbole

I/In
4. LE BLOC DECLENCHEUR
4.1. Définition
Les déclencheurs magnétique et thermique fonctionnent indépendamment l’un de l’autre, mais
sont regroupés pour des raisons pratiques dans la plupart des disjoncteurs : Cet organe
s’appelle le bloc déclencheur magnétothermique et sa courbe de déclenchement résulte de la
superposition des courbes des deux déclencheurs qui la composent.
4.2. Courbe de déclenchement.
C’est l’association de la courbe de déclenchement thermique et de la courbe de déclenchement
magnétique.
Elle représente la variation du temps de déclenchement du disjoncteur en fonction du rapport
I/In ( ou multiple de In ).
I = Intensité réelle traversant le disjoncteur
In = calibre du disjoncteur
I/In

4.3. Les différents types de déclencheurs.
Les déclencheurs sont de deux sortes :
4.3.1. Les déclencheurs magnétothermiques.
En condition de surcharge, l’échauffement significatif fonction de l’intensité provoque le
déclenchement grâce à un élément thermomécanique : le bilame.
En condition de court-circuit, à partir d’une certaine intensité (supérieure au courant de
surcharge), le déclenchement est assuré quasi instantanément par un circuit magnétique qui
actionne un noyau.
4.3.2. Les déclencheurs électroniques.
L’intérêt est d’obtenir :
- une plus grande précision des seuils de déclenchement (courbes de déclenchement
réglables selon l’utilisation).
- des possibilités d’information locale ou à distance.
5. LES DIFFERENTS TYPES DE COURBES DE DECLENCHEMENT.
5.1. Magnétothermique
Selon le domaine d’application du disjoncteur ( sur charge résistive, sur charge inductive,
déclenchement instantané ou à retard désiré ), il existe différents courbes de déclenchement.
Parmi les plus employées, nous retiendrons la courbe B, la courbe C et la courbe D.

5.2. Electroniques.
L’introduction de l’électronique dans les disjoncteurs permet de réaliser la protection et
surveillance des réseaux BT.
Les unités de contrôle associées aux disjoncteurs réalisent les niveaux de protection suivants :
 Long retard LR ( protection contre les surcharges )
Ir ( réglage du seuil de déclenchement du thermique ) réglable de 0,4 à 1 fois l’intensité
nominale du disjoncteur.
 Court retard CR ( protection contre les courts-circuits )
Im ( réglable du seuil de déclenchement du magnétique ) réglable de 2,5 à 15 fois le Ir selon le
type du déclencheur.
 Instantané : fixe ou réglable
 Protection terre : pour la protection des biens contre les risques d’incendie.

6. CARACTERISTIQUES.
6.1. Caractéristiques fondamentales
 Tension assignée d’emploi ( Tension nominale ) : Un
C’est la ou les tensions auxquelles l’appareil peut être utilisé.
 Courant assigné ( Courant nominal ) :In.
C’est la valeur maximale du courant interrompu que peut supporter un disjoncteur équipé d’un
déclencheur à une température ambiante précisée par le constructeur, en respectant les
limites d’échauffement prescrite.
Le courant assigné défini également la taille du disjoncteur.
 Le Pouvoir De Coupure ( PdC )
Le PdC est la plus grande intensité de court-circuit (courant présumé) qu’un disjoncteur peut
interrompre sous une tension donnée.
Elle s’exprime en général en kA Efficaces symétrique.
 Le nombre de pôles : 1 à 4 selon les applications.
6.2. Autres caractéristiques.
La connaissance de ces caractéristiques moins importantes est cependant souvent nécessaire
au choix définitif d’un disjoncteur.
 Tension d’isolement : UI
C’est la valeur de la tension qui sert de référence pour les performances diélectriques de
l’appareil.
La tension d’emploi (Ue) doit être au plus égale à la tension d’isolement (Ue  UI).
 Tension de tenue aux chocs (Usmp).
Cette caractéristique exprimée en kV choc traduit l’aptitude d’un matériel à résister aux
tensions transitoires susceptibles de se présenter en exploitation.
 Catégorie ( A ou B ) : Courant de courte durée admissible.
Pour les disjoncteurs industriels il existe deux catégories d’appareils.
 Catégorie A :
Aucun retard de déclenchement sur court-circuit n’est prévu.
 Catégorie B :
En vue de réaliser une sélectivité chronométrique, il est possible de retarder le déclenchement
sur court-circuit de valeur supérieure au courant de court-circuit admissible Icw.
Icw est le courant maximal que peut supporter thermiquement et électrodynamiquement un
disjoncteur de la catégorie B pendant un temps donné par le constructeur.
 Pouvoir de Fermeture ; Icm.
C’est la plus grande intensité de courant que le disjoncteur peut établir sous la tension
nominale ( assignée ) dans des conditions spécifiées.

 Performance de coupure de service ( Ics ).
Un disjoncteur n’intervient pas, en général, à son pouvoir de coupure maximum. Pour cette
raison les normes ont défini une nouvelle caractéristique Ics, Généralement exprimée en
pourcentage (25, 50, 75 ou 100%) du PdC

7. CHOIX D’UN DISJONCTEUR
Le choix d’un disjoncteur se fait en fonction :
 Des caractéristiques du réseau sur lequel il doit être installé
 De la continuité de service désirée
 Des diverses règles de protection à respecter.
7.1. Les Caractéristiques du réseau
7.1.1. La Tension nominale :
La tension nominale du disjoncteur doit être supérieure ou égale à la tension entre phases du
réseau.
7.1.2. La Fréquence :
La fréquence nominale du disjoncteur doit correspondre à la fréquence du réseau.
7.1.3. L’Intensité nominale :
L’intensité de réglage ou le calibre du déclencheur du disjoncteur doit être supérieure au
courant permanent véhiculé par la canalisation sur laquelle il est installé et doit être inférieure
au courant admissible par cette canalisation.
Remarques :
Sur les disjoncteurs modulaires, le thermique (calibre) et le magnétique sont fixes, non réglables
en face avant.
Sur les Compact, le thermique est réglable, le magnétique est fixe jusqu’à IN = 160 A et réglable
au-dessus de IN = 160 A.
Le déclassement en température est à prendre en compte au-dessus de 40° d’ambiance dans le
coffret ou l'armoire.
Courant d'emploi Courant admissible
dans la canalisation
Courant nominal
du dispositif de protection
Intensité dans
la ligne (en A)
0
IB Iz
In
IB  In  Iz
IB : Courant d’emploi.
Il s’agit du courant nominal ou maximal de la charge.
In : Courant nominal du dispositif de protection.
Il s’agit du calibre en Ampères du disjoncteur.
Iz : Courant admissible dans la canalisation.
Il s’agit de l’intensité maximale autorisée dans la ligne. Elle est fonction de différents
paramètres tels que mode de pose de la ligne, température, etc.

7.1.4. Le pouvoir de coupure (PdC).
Le pouvoir de coupure du disjoncteur doit être au moins égal au courant de court-circuit
triphasé susceptible de se produire à l’endroit ou il est installé.
Il est admis :
Remarque :
 La filiation entre disjoncteur permet de faire des économies sur le choix des appareils (la
performance est liée aux prix)
7.1.5. Le nombre de pôles :
Les régimes du neutre ( TT, TN , IT ) et la fonction requise ( protection, commande,
sectionnement ) déterminent le nombre de pôles.
7.2. La continuité de service :
En fonction des impératifs de continuité de service ( règlement de sécurité, contraintes
d’exploitation, etc. ) l’installateur peut, pour réseau donné, être amené à choisir des
disjoncteurs assurant :
Soit une sélectivité totale entre deux appareils installés en série,
Soit une sélectivité partielle.
7.3. Les règles de protection :
7.3.1. Protection des personnes contre les contacts indirects :
Les mesures de protection contre les contacts indirects par coupure automatique de
l’alimentation dépendent du choix du régime du neutre.
 En régime TT
La protection est assurée par des dispositifs différentiels à courant résiduel (DDR).
 En régime TN ou IT
La protection en général est assurée par des dispositifs de protection contre les courts-
circuits. Le courant de réglage de ces appareils détermine compte tenu des règlements en
vigueur, la longueur maximale des câbles en fonction de leur section.
7.3.2. Protection des câbles.
Le disjoncteur en cas de court-circuit ne doit laisser passer qu’une énergie inférieure à celle
que peut supporter le câble. Cette vérification s’effectue en comparant la caractéristique I2t
du dispositif de protection à la contrainte thermique que peut supporter le câble.
Branchement BT
3 kVA  P  36 kVA
3 à 18 kVA en monophasé
6 à 36 kVA en triphasé
PdC=15kA
Branchement BT
36 kVA  P  250 kVA
PdC entre 5 et 15 kVA
Branchement BT ou HT
P  250 kVA
Le PdC dépend de la
puissance du
transformateur 20 kV

7.3.3. Protection de divers constituants électriques.
Certains constituants nécessitent des protections possédant des caractéristiques spéciales.
C’est le cas des transformateurs BT/BT, des démarreurs de moteurs et des générateurs.
7.4. A prendre également en compte :
7.4.1. Comment est installé le disjoncteur ?
Encliquetable rail DIN
Fixe ou débrochable.
7.4.2. Equipements complémentaires :
Voir dans le catalogue les possibilités d’équipement en fonction du type de disjoncteur et des
besoins du client
Auxiliaires électriques
Protection différentielle
Bobine MX ou MN
Contacts O/F
Etc.
Accessoires de raccordement :
Plaques équerres,
Épanouisseur.
Cache-bornes
Accessoires
Commande rotative
Verrouillage
Etc.

Amidou BETIE Enseignant à l’INP-HB au DFR du GEE « Appareillage Electrique »
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LES APPAREILS
A
FONCTIONS MULTIPLES

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alternatif o
continu.

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