Pourquoi les disjoncteurs modulaires (MCCB) sont-ils largement utilisés dans la distribution d’énergie basse tension dans les usines ?

Avantages des MCCB pour une alimentation électrique industrielle fiable

Les MCCB offrent des protections essentielles aux réseaux électriques industriels grâce à deux avantages techniques fondamentaux. Nos MCCB sont conçus pour garantir la continuité opérationnelle dans les conditions exigeantes rencontrées dans les usines industrielles.

Les disjoncteurs industriels principaux et secondaires conservent un pouvoir de coupure de 10 à 200 kA et une intensité nominale allant jusqu’à 2500 A.

Les disjoncteurs à boîtier moulé offrent une solution électrique pour la protection des installations industrielles. Les usines de fabrication consomment d’importantes quantités d’énergie pour faire fonctionner leurs machines, ce qui signifie qu’elles peuvent être exposées à des défauts électriques extrêmement dangereux. Un fil dénudé, par exemple, peut provoquer un court-circuit et entraîner des courants atteignant plus de 200 000 A. Cela risque fort d’entraîner des dommages catastrophiques, irréparables et potentiellement mortels. Les disjoncteurs à boîtier moulé (MCCB) constituent une solution, car ils peuvent supporter des courants continus allant jusqu’à 2500 A. En cas de défaut ou de problème électrique, les MCCB limitent leur intervention à la partie du réseau électrique où le défaut s’est produit. Les usines de fabrication, en particulier les aciéries, sont particulièrement sujettes aux incidents d’arc électrique. Cela s’explique par la fréquence élevée de courants de défaut supérieurs à 100 kA. Toutefois, les aciéries équipées de disjoncteurs à boîtier moulé (MCCB) conçus pour résister à des conditions de défaut de 150 kA peuvent réduire significativement la probabilité d’incidents d’arc électrique. Selon le rapport « Sécurité électrique trimestriel » de 2022, les installations dotées d’une protection adéquate par disjoncteurs à boîtier moulé ont enregistré des coûts inférieurs liés au remplacement des équipements électriques. En effet, une protection correctement dimensionnée en fonction des conditions de défaut électrique du système peut permettre de réduire jusqu’à 75 % les coûts associés au remplacement des équipements électriques.

Les disjoncteurs thermiques et les disjoncteurs à déclenchement par court-circuit protègent contre les surintensités sans nécessiter de pièces supplémentaires et sont réutilisables.

En assurant une protection électrique et thermique, les systèmes thermomagnétiques intégrés offrent la protection la plus complète contre les problèmes électriques. Le composant thermique surveille les surcharges prolongées causées par des bilames, qui se déforment après un courant excessif. Cela s’avère particulièrement utile pour les moteurs de convoyeurs, qui risquent de consommer jusqu’à 130 % de puissance supplémentaire au démarrage. Une protection supplémentaire est disponible en cas de court-circuit : les bobines magnétiques sont conçues pour réagir aux augmentations rapides du courant, comprises entre 500 % et 1000 % du courant nominal. Les disjoncteurs modulaires (MCCB) sont privilégiés par rapport aux fusibles classiques, car ils sont conçus pour être réenclenchés après un déclenchement, ce qui les rend réutilisables. Les entreprises signalent en moyenne des économies de 18 000 $ sur les coûts de maintenance, grâce à une réduction des besoins d’entretien. Le développement de ces systèmes peut faciliter des collaborations fluides et éviter des arrêts intempestifs, tels que ceux provoqués par la mise sous tension initiale des transformateurs.

Protection adaptative par disjoncteur modulaire (MCCB) face aux charges opérationnelles variables

Les paramètres de déclenchement personnalisés évitent les déclenchements intempestifs dus aux courants d’appel des moteurs, aux pics de soudage et aux cycles des systèmes CVC.

Dans les installations industrielles, les charges peuvent varier considérablement, et les disjoncteurs modulaires (MCCB) répondent à ce défi grâce à des réglages thermomagnétiques ajustables. Les opérateurs peuvent définir des courbes de réponse afin de ne pas réagir aux pics transitoires, tout en assurant une protection fiable. Par exemple :

Les réglages thermiques se désactivent lors des cycles des compresseurs CVC.

Les réglages magnétiques sont configurés pour ne pas réagir aux courants d’appel des moteurs, compris entre 8 et 12 fois le courant nominal.

Cette souplesse de réglage permet de réduire de 47 % les temps d’arrêt par rapport aux disjoncteurs à déclenchement fixe dans les environnements manufacturiers.

Lorsqu’une coordination sélective est appliquée, les MCCB garantissent que les disjoncteurs amont restent fermés et que seuls les disjoncteurs aval concernés déclenchent.

Les disjoncteurs automatiques modulaires (MCCB) garantissent une coordination sélective en personnalisant les courbes temps-intensité des disjoncteurs amont et aval. Nous évitons ainsi une coupure en cascade affectant l’ensemble des lignes de production, car un disjoncteur principal ouvre le circuit aval en moins de 0,03 seconde. Les aspects essentiels sont :

Les salles serveurs et autres opérations critiques peuvent continuer à fonctionner même en cas de défaut en aval

L’isolement du défaut réduit de 68 % le temps moyen de localisation d’un défaut

L’énergie n’est délivrée que sur le circuit présentant le défaut, ce qui réduit le risque d’arc électrique.

Des systèmes bien coordonnés assurent la continuité de l’alimentation électrique pour 95 % des équipements du circuit en cas de défaut [NFPA 70E 2023].

Intégration et conformité des MCCB dans les armoires de commutation industrielles basse tension

Sécurité environnementale et tenue en conditions réelles sur le site d’essai au sol de l’usine : disjoncteur automatique MCCB à courant assigné IL en service continu, conforme aux normes UL 489 et IEC 60947-2

Dans les environnements industriels, les disjoncteurs à enveloppe moulée (DEM) doivent être certifiés UL 489 et IEC 60947-2 afin de garantir la conformité et un fonctionnement efficace. De tels environnements exigent des DEM conçus pour un service continu en charge nominale. De tels environnements exigent des DEM conçus pour un service continu en charge nominale. Pour de tels environnements, les fabricants conçoivent des DEM destinés à un service continu en charge nominale. Ceci est réalisé en effectuant des essais thermiques prévus pour plus de 6 000 cycles de service opérationnel. Afin de résister aux conditions de fabrication sévères, les fabricants de DEM soumettent ces derniers à des essais de brouillard salin, d’humidité et de vibration afin de simuler les conditions réelles du sol d’usine. Des performances fiables dans des conditions environnementales extrêmes sont souvent requises, avec un fonctionnement optimal maintenu entre -25 °C et +70 °C. La conformité aux réglementations en matière de sécurité est tout aussi importante. Conformément à la norme IEC TR 61912-2, les DEM doivent être capables d’interrompre le courant de défaut en 3 à 8 millisecondes lors d’une explosion d’arc.

Satisfaire tous ces critères signifie que les disjoncteurs automatiques modulaires (MCCB) peuvent faire face aux défis typiques rencontrés dans les usines, tels que l’accumulation de poussières conductrices et l’exposition à des produits chimiques de natures différentes, sans perturber le système de coordination de protection qui assure la sécurité des équipements.

Positionnement stratégique des disjoncteurs automatiques modulaires (MCCB) dans l’architecture de distribution électrique d’une usine

Les disjoncteurs à boîtier moulé (DBM) sont indispensables et stratégiquement positionnés, tant pour la protection des systèmes industriels de puissance que pendant la phase de croissance du système, afin de maintenir l’ensemble des installations en service. Ils sont utilisés sur les départs principaux de 100 à 2 500 A, ainsi que sur les disjoncteurs soumis à des sollicitations importantes, là où les petits disjoncteurs ne sont pas adaptés à la tâche. Leur caractéristique distinctive est la possibilité de montage sur rail DIN, ce qui permet leur installation dans les tableaux de commande moteur et les armoires de commutation. Ces DBM sont privilégiés notamment dans les usines, où chaque centimètre carré d’espace est vital. Cette disposition résulte de normes de sécurité renforcées et de couches de protection supplémentaires : en cas de défaut, seuls les grands disjoncteurs à boîtier moulé isolent les zones actives défectueuses, tandis que les circuits locaux adjacents sont gérés séparément par de petits dispositifs locaux. Les économies réalisées grâce à l’élimination rapide des temps d’arrêt s’accumulent rapidement, illustrant ainsi l’avantage économique des dispositifs de protection électrique intégrés aux Systèmes Structurels Adaptés (SSA), offrant aux fabricants un gain annuel estimé à environ 740 000 $/an, selon l’étude récente de l’Institut Ponemon. Parmi les fonctionnalités supplémentaires des modèles récents figurent la surveillance à distance de la consommation énergétique par les techniciens, ainsi que la détection d’une consommation énergétique anormale avant l’apparition d’un défaut.

Les disjoncteurs modulaires (MCCB) ont évolué pour faciliter la gestion performante des réseaux électriques, et ne sont plus uniquement utilisés comme interrupteurs de sécurité. L’emploi de ces dispositifs à divers points de la structure opérationnelle d’un réseau permet au système de s’adapter à plusieurs contraintes opérationnelles rencontrées dans les environnements industriels, telles que le démarrage brutal de moteurs, le soudage ou les cycles de commutation des unités CVC. Les technologies plus anciennes ne parviennent pas à s’adapter à ces changements, contrairement aux MCCB.

FAQ

Quels sont les avantages des disjoncteurs modulaires (MCCB) dans les applications industrielles ?

Les disjoncteurs modulaires (MCCB) offrent une combinaison d’avantages, notamment une forte capacité de coupure/de transport, un déclenchement thermomagnétique (réutilisable) pour la protection, une protection adaptative avec réglages ajustables, l’isolement des défauts grâce à une coordination sélective, ainsi que la conformité aux normes industrielles.

De quelle manière les disjoncteurs modulaires (MCCB) peuvent-ils atténuer le problème des déclenchements intempestifs ?

Les disjoncteurs modulaires (MCCB) peuvent réduire les déclenchements intempestifs grâce à des réglages de déclenchement ajustables, ce qui permet de tolérer des pics temporaires, tels que ceux générés par des moteurs ou des soudures, tout en assurant la protection contre les défauts.

Quelles normes et certifications les disjoncteurs modulaires (MCCB) doivent-ils respecter pour pouvoir être utilisés dans les usines ?

Les disjoncteurs modulaires (MCCB) doivent être certifiés selon les normes IEC 60947-2 et UL 489 afin de garantir qu’ils répondent aux exigences suivantes : a) fonctionnement continu dans les environnements opérationnels, et b) conformité aux normes requises pour les environnements opérationnels des usines.

De quelle manière un disjoncteur modulaire (MCCB) contribue-t-il à réduire les temps d’arrêt ?

Les disjoncteurs modulaires (MCCB) contribuent à réduire les temps d’arrêt grâce à une coordination sélective, qui n’interrompt que la partie du circuit concernée par le défaut, tout en maintenant la continuité en amont et en permettant une détection rapide du défaut.