Contenu du chapitre 3-3 APPAREILLAGE DE PROTECTION Généralités Rôle de l’appareillage de protection Méthodes de protection Éléments constitutifs Types de dispositifs de protection Fusibles Limiteurs de courant Disjoncteurs thermiques Disjoncteurs magnétiques Disjoncteurs magnéto-thermiques Circuit de protection magnéto-thermique Choix des systèmes de protection

Généralités La puissance maintenant utilisée à bord des aéronefs est en croissance continue Ce phénomène et aussi la mise à la masse du négatif nécessitent la protection de l'ensemble des consommateurs contre les dangers de cette énergie Un défaut d'origine électrique peut mettre hors service une bonne partie d'éléments vitaux de l'avion, ou bien devenir la source d'un incendie à bord Les défauts se manifestent principalement sous deux formes dans un circuit : coupure du conducteur court - circuit (connexion accidentelle de deux conducteurs à des potentiels différents)

Généralités Coupure Causes soudures / sertissages mal faits Résultats perte de contrôle de la servitude (plus de courant dans le circuit) il n’y a pas une libération excessive d'énergie

Généralités Court - circuit Causes entretien négligé du matériel frottement des câbles du aux vibrations pertes de propriétés des isolants (vieillissement) connexions soudées/serties malfaites

Généralités Court - circuit Résultats augmentation sensible de l’intensité dans le circuit et dans le réseau perte de contrôle du consommateur chute de la tension du réseau si le court-circuit est permanent perte de contrôle de la totalité du réseau risque d'incendie combustion des isolants projection de métal en fusion étincelles

Rôle de l’appareillage de protection Vu que ce sont les courts-circuits qui produisent les plus grands dégâts, il faut réduire au minimum leurs conséquences par : l’isolement rapide du circuit en défaut la limitation des perturbations sur le reste du réseau la réduction des risques d’incendie

Méthodes de protection La méthode de base consiste dans le contrôle de la surintensité (surcharge) au dessus de la valeur normale (nominale) du courant Il y a aussi d’autres méthodes de protection qui sont basées sur le contrôle : du sens du courant du courant différentiel du survoltage du sous voltage du déséquilibre des phases Ces autres méthodes de protection sont plutôt inclues dans les unités de contrôle des systèmes de génération et distribution de l’énergie électrique

Éléments constitutifs d’un dispositif de protection Les deux éléments sont presque toujours groupés ensemble : un élément détecteur de la surintensité un élément d’ouverture du circuit

Dispositifs de protection Deux grandes catégories de dispositifs de protection sont présentement utilisées en aviation : les fusibles dispositifs de protection à unique utilisation (après le fonctionnement ils doivent être remplacés) les disjoncteurs dispositifs de protection à multiple utilisation (ils peuvent être réarmés après avoir ouvert le circuit qu’ils protègent) Voir photos Voir photo

Fusibles (1) L’élévation de température résultant d’un accroissement d’intensité engendre la fusion d’un fil d’alliage (Ag, Al, étain) La fusion est limitée dans une enceinte réduite (faite d’un tube de verre / Bakélite / céramique), pour éviter la projection du métal en fusion Le fil est en contact avec deux calottes métalliques qui connectent l’élément dans le circuit à protéger Les fusibles doivent supporter l’intensité du courant en régime permanent et c’est cette valeur qui est indiqué sur les fusibles Ils sont connectés en série avec les consommateurs qu’ils doivent protéger

Fusibles (2) Pour les fusibles à faibles valeurs (light-duty fuses) on utilise comme moyens d'emplacement des montures spéciales Un couvercle vissé tien le fusible fixé dans le corps de la monture, et permet aussi le test du fusible à travers un petit trou

Fusibles (3) Les fusibles à grande valeur (heavy-duty fuses) sont aussi appelés fusibles rapides Leur tube est rempli de silice ou poudre d'amiante ou quartz granulaire ou encore carbonate de calcium (craie) pour éviter toute dissipation thermique et l'effet explosive de l'arc électrique qui peut se constituer dans la rupture À l'intérieur il y a plusieurs éléments fusibles identiques branchés en parallèle Ils vont fusionner l'un après l'autre dans une séquence très rapide

Fusibles à faible valeur Le temps de fusion dépends du rapport I/In et il est différent pour fusibles à faible valeur et fusibles rapides I/In Fusibles rapides Temps (sec) Fusibles à faible valeur 1.15 1.6 < 120 < 140 2 < 3 6 < t < 80 3 < 0.7 2 < t < 20 5 < 0.3 0.6 < t < 6 10 < 0.1 0.1 < t < 1

Fusibles (5) Les règlements de la FAA (FAR - Federal Air Regulation) stipulent que à bord de l'aéronef on doit trouver des fusibles disponibles pour remplacer ceux qui ont brûlé Le nombre des fusibles disponibles doit être 50% du nombre total de chaque type ou un (lequel est plus grand)

Limiteurs de courant Sont destinés à limiter le courant à des valeurs prédéterminées Ils sont en fait des fusibles lents (slow-blow fuses) et sont utilisés dans des circuits de grande puissance Pour un temps limité ils vont supporter une valeur plus grande que la valeur inscrite Ils sont faits d'une bande en cuivre enfermée dans une enceinte rectangulaire en céramique qui a une fenêtre de visitation en verre ou mica

Disjoncteurs thermiques Ils servent les mêmes buts que les fusibles, mais ils sont réarmables manuellement Ils fonctionnent comme un interrupteur manuel, mais le déclenchement se fait automatiquement Le mécanisme de déclenchement est appelé à "déclenchement libre " (free-tripping device).

Disjoncteurs thermiques La construction d'un disjoncteur comporte 3 ensembles majeurs : le bilame (élément détecteur de la surintensité ) l'unité de contact (type interrupteur) le mécanisme de verrouillage et de déverrouillage Un bouton - poussoir est prévu pour le réarmement manuel et pour le déclenchement manuel pour la situation où on veut isoler un certain circuit Voir chapitre “Appareillage de contrôle”

Disjoncteurs thermiques

Disjoncteurs thermiques

Disjoncteurs thermiques Après que le disjoncteur a coupé le circuit on doit le réarmer Pour ça faire on tire le bouton - poussoir à sa position extrême (FULL OFF) et puis on l'enfonce Si la cause du fonctionnement du disjoncteur a été une surcharge temporaire, accidentelle, on peut le réarmer tout de suite Si, quand même il déclenche de nouveau, on doit enlever la cause - le défaut dans le circuit On ne doit pas faire trop des essais de réarmement sinon on peut endommager le conducteur ou même causer un feu Voir photo avec fils brûlés

Disjoncteurs thermiques Pour les disjoncteurs thermiques on doit attendre un certain temps pour que le bilame se refroidisse, avant de les réarmer Le temps nécessaire pour actionner dépends aussi de la température ambiante, en outre que le rapport I/In I/In Température=-40°C temps(sec) Température=+20°C Température =+57°C 1.2   85 < t < 600 1.4 30 < t < 85 1.6 120 < t < 800 30 < t < 90 17 < t < 30 1.8 55 < t < 180 18 < t < 45 12 < t < 18 2 28 < t < 50 12 < t < 25 8 < t < 12 3 6 < t < 10 3.5 < t < 5 2 < t < 3.5 4 2.5 < t < 5 1.5 < t < 2.2 0.8 < t < 1.5

Disjoncteur magnétique L'élément détecteur est un enroulement Lorsque In est atteint, le flux produit par la bobine attire la palette mobile et le contact est déverrouillé grâce au ressort Le temps de réponse et plus court, parce qu'il n'y a pas d'inertie thermique

Disjoncteur magnéto - thermique L'élément détecteur est double - bobine et bilame Le premier à actionner le mécanisme de verrouillage est la bobine 1 Si le courant n'est pas suffisant c'est la déformation du bilame qui excite la deuxième bobine Les deux flux s'additionnent et le déclenchement est provoqué

Disjoncteur magnéto - thermique

Protection magnéto - thermique Le circuit se caractérise par un inverseur à deux position : normale et secours La position de secours permet d'outrepasser la protection en cas de nécessité absolue on peut alimenter ainsi directement le relais de commande

Choix des systèmes de protection Type de circuit Remarques Type de protection lignes d'alimentation intensité élevée disjoncteurs magnétiques et fusibles rapides lignes de contrôle ou de commande disjoncteurs thermiques ou fusibles lents circuits de sécurité outrepasser la protection relais magnéto - thermique circuits à fort appel de courant surintensité normale disjoncteur thermique -

Choix des systèmes de protection Selon la valeur In les valeurs des fusibles et des disjoncteurs sont donnés par rapport au calibre du conducteur protégé (le calibre est obtenu fonction du courant nominal dans le circuit) Voir chapitre “Normes AC 43-13”

Fusibles