Capacité de Fermeture Disjoncteur : Survivre au Défaut Proche à la Fermeture
Capacité de Fermeture Disjoncteur : Survivre au Défaut Proche à la Fermeture
La Capacité de Fermeture ($I_{ma}$) est le **courant de crête maximal qu'un disjoncteur peut fermer *avec succès* (fermer) sans dommage ni soudure contacts.** C'est la métrique « premier cycle » de survie, distincte de la Capacité de Coupure ($I_{cu}/I_{cs}$) qui consiste à interrompre un courant *déjà en train de circuler*.
Pourquoi Capacité Fermeture > Capacité Coupure (Crête vs Efficace)
- Capacité Coupure ($I_{cu}$) : Courant **Efficace Symétrique** nominal que le disjoncteur peut *interrompre*.
- Capacité Fermeture ($I_{ma}$) : Courant **Crête (Asymétrique)** nominal que le disjoncteur peut *fermer sur*.
- Relation Standard (CEI 60947-2 / CEI 62271-100) : $I_{ma} = k \times \sqrt{2} \times I_{cu}$ (CA)
Typiquement : $I_{ma} = 2,2 \times I_{cu}$ (pour $I_{cu} \le 10 \text{kA}$)
$I_{ma} = 2,1 \times I_{cu}$ (pour $10 < I_{cu} \le 20 \text{kA}$)
$I_{ma} = 2,0 \times I_{cu}$ (pour $20 < I_{cu} \le 50 \text{kA}$)
$I_{ma} = 1,8 \times I_{cu}$ (pour $50 < I_{cu} \le 100 \text{kA}$) - Le facteur $k$ (1,8–2,2) tient compte de la composante **Décalage DC**. Fermeture pire cas au passage zéro tension → décalage DC max → Crête = $2\sqrt{2} \times I_{rms} \approx 2,828 \times I_{rms}$. Standards déclassent légèrement ($k\sqrt{2}$) pour mécanique pratique disjoncteur.
Quand la Capacité Fermeture est Testée ? (Scénario « Fermeture sur Défaut »)
- Mise sous tension ligne défectueuse : Fermer disjoncteur sur ligne avec défaut préexistant (arbre, excavation, câble défaillant).
- Réenclenchement (Auto-réenclenchement) : Défaut transitoire s'efface, disjoncteur réenclenche. Si défaut persistant (permanent), disjoncteur ferme *sur* défaut.
- Transfert Barres / Synchronisation : Fermeture sur source non synchronisée ou barre défectueuse.
- Enclenchement Batterie Condensateurs / Transformateur : Pic transitoire fort (pas défaut), mais sollicite mécanisme fermeture pareillement.
Séquence Test Capacité Fermeture (CEI 60947-2 / IEEE C37.04)
**O - 0,3s - CO - 3min - CO** (ou similaire) à **$I_{ma}$ (Crête)**.
- **O :** Ouvert (Disjoncteur démarre ouvert).
- Fermer : Ordre fermeture → Contacts touchent → Courant démarre à valeur crête asymétrique.
- **Supporter :** Contacts doivent porter $I_{ma}$ crête (et RMS) pendant ~1/2 cycle (fermeture) + durée arc jusqu'à déclenchement.
- **Déclencher :** Protection opère (instantanée).
- **Survivre :** Pas de soudure contacts, pas dommage structurel, isolation intacte, fonctionnement ultérieur normal.
Capacité Fermeture vs Coupure vs Tenue Courte Durée ($I_{cw}$)
| Caractéristique | Symbole | Type Courant | Durée | Action |
|---|---|---|---|---|
| Capacité Fermeture | $I_{ma}$ (ou $I_{cm}$) | Crête Asymétrique | ~10 ms (1/2 cycle) | Fermer sur défaut |
| Capacité Coupure (Ultime) | $I_{cu}$ | Efficace Symétrique | ~3–5 cycles (Interrompre) | Interrompre défaut |
| Capacité Coupure (Service) | $I_{cs}$ | Efficace Symétrique | ~3–5 cycles | Interrompre & rester utilisable ($I_{cs} \le I_{cu}$) |
| Tenue Courte Durée | $I_{cw}$ | Efficace Symétrique | 1s / 3s (Définie) | Porter défaut *sans* déclencher (Sélectivité) |
Implications Sélection
- Disjoncteurs Génératrice : $I_{ma}$ élevé critique. Courant défaut génératrice a **décalage DC lent** (ratio $X/R$ élevé $\rightarrow$ constante temps $\tau = X/(\omega R)$ jusqu'à 1–2s). Crête persiste plus longtemps. Nécessite Disjoncteurs Génératrice Spécialisés (GCB) selon IEEE C37.013.
- Commutation Condensateurs : Courant fermeture = Pic appel (fréquence kHz). Nécessite calibre $I_{ma}$ ou calibre « Commutation Condensateurs » spécifique (CEI 60947-4 / IEEE C37.04).
- Coordination : $I_{ma}$ amont doit supporter pic laissage aval pendant intervalle sélectivité.
Conclusion
**La Capacité Fermeture est le calibre « Survie Premier Cycle ».** Elle assure que mécanisme contacts, isolation et raidissement du disjoncteur supportent les forces électromagnétiques brutales ($F \propto I_{crête}^2$) de la fermeture sur court-circuit. Toujours vérifier $I_{ma} \ge$ Courant Crête Défaut Disponible Système (incluant décalage DC) au point disjoncteur. Pour sources haut $X/R$ (Génératrices, Gros Transformateurs), exiger **Disjoncteur Génératrice** ou **Capacité Fermeture haut $X/R$**.