Un contacteur est un appareil électrique utilisé pour allumer ou éteindre un circuit électrique. Il est également considéré comme un type spécial de relais. Cependant, il y a une différence fondamentale entre le relais et le contacteur. D’abord, le contacteur est utilisé dans des applications avec une capacité de charge de courant plus élevée. Toutefois, le relais est utilisé pour des applications à plus faible courant.
Les contacteurs peuvent être montés sur le terrain facilement et sont de taille compacte. Généralement, ces appareils électriques comportent plusieurs contacts.
Dans la plupart des cas, normalement, ces contacts sont ouverts. De plus, ils fournissent la puissance de fonctionnement à la charge lorsque la bobine du contacteur est sous tension. D’autant plus, les contacteurs sont le plus souvent utilisés pour contrôler les moteurs électriques.
Il existe différents types de contacteurs. En effet, chaque type a son propre ensemble de fonctionnalités, de capacités et d’applications. En outre, Les contacteurs peuvent couper le courant sur une large gamme de courants de quelques ampères à des milliers d’ampères. Aussi, ils peuvent couper des tensions de 24 VCC à des milliers de volts.
De plus, ces appareils électriques sont disponibles en différentes tailles, des dimensions portatives aux dimensions mesurant un mètre ou un mètre d’un côté (environ).
Le domaine d’application le plus courant du contacteur est la charge à courant élevé. Les contacteurs sont connus pour leur capacité à gérer des courants de plus de 5 000 ampères et une puissance élevée de plus de 100 kW.
Les forts courants du moteur produisent des arcs lorsqu’ils sont interrompus. Ces arcs peuvent être réduits et contrôlés à l’aide d’un contacteur.
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Composants du contacteur
Les trois éléments suivants sont des composants cruciaux du contacteur :
- Bobine ou électro-aimant : C’est le composant le plus crucial d’un contacteur. La force motrice nécessaire pour fermer les contacts est fournie par la bobine ou l’électroaimant du contacteur. La bobine ou l’électro-aimant et les contacts sont protégés par une enveloppe.
- Boîtier : tout comme les boîtiers utilisés dans toute autre application, les contacteurs sont également dotés d’un boîtier qui fournit une isolation et une protection contre le personnel touchant les contacts. Le boîtier de protection est fabriqué à partir de différents matériaux, tels que le polycarbonate, le polyester, le nylon 6, la bakélite, les plastiques thermodurcissables et autres. Généralement, le contacteur à cadre ouvert comporte un boîtier supplémentaire, qui protège l’appareil des intempéries, des risques d’explosion, de la poussière et de l’huile.
- Contacts : C’est encore un autre élément important de cet appareil électrique. La tâche de transport de courant du contacteur est effectuée par les contacts. Il existe différents types de contacts dans un contacteur, à savoir les ressorts de contact, les contacts auxiliaires et les contacts de puissance. Chaque type de contact a un rôle individuel à jouer.
Comment fonctionne le contacteur ?
Principe de fonctionnement d’un contacteur jour nuit : Le courant traversant le contacteur excite l’électroaimant. L’électro-aimant excité produit un champ magnétique, provoquant le déplacement de l’armature par le noyau du contacteur.
Un contact normalement fermé (NF) complète le circuit entre les contacts fixes et les contacts mobiles. Cela permet au courant de traverser ces contacts jusqu’à la charge. Lorsque le courant est coupé, la bobine est désexcitée et ouvre le circuit. Les contacts des contacteurs sont connus pour leur ouverture et fermeture rapides.
Différents types de dispositifs de contacteur
Interrupteur de lame de couteau
L’interrupteur à lame de couteau a été utilisé plus tôt à la fin des années 1800. C’était probablement le tout premier contacteur utilisé pour contrôler (démarrer ou arrêter) des moteurs électriques.
L’interrupteur consistait en une bande de métal qui tombait sur un contact. Cet interrupteur avait un levier pour tirer l’interrupteur vers le bas ou le pousser vers le haut. À l’époque, il fallait mettre l’interrupteur de la lame du couteau en position fermée en se tenant à côté.
Cependant, il y avait un problème avec cette méthode de commutation. Cette méthode a entraîné une usure rapide des contacts, car il était difficile d’ouvrir et de fermer manuellement l’interrupteur assez rapidement pour éviter la formation d’arcs.
En conséquence, les commutateurs en cuivre doux ont subi une corrosion, ce qui les a rendus encore plus vulnérables à l’humidité et à la saleté. Au fil des ans, la taille des moteurs a augmenté, ce qui a encore créé le besoin de courants plus importants pour les faire fonctionner.
Cela a créé un danger physique potentiel pour faire fonctionner de tels commutateurs à courant élevé, entraînant ainsi un grave problème de sécurité. Malgré plusieurs améliorations mécaniques, l’interrupteur à lame de couteau n’a pas pu être complètement développé en raison des problèmes et des risques de fonctionnement dangereux et de la courte durée de vie des contacts.
Contrôleur manuel
Étant donné que l’interrupteur à lame de couteau est devenu potentiellement dangereux à utiliser, les ingénieurs ont mis au point un autre dispositif de contacteur, qui offrait un certain nombre de fonctionnalités qui manquaient dans l’interrupteur à lame de couteau. Cet appareil était appelé contrôleur manuel. Ces fonctionnalités comprenaient :
- Utilisation sûre
- Unité non exposée, qui est correctement emballée
- Taille physiquement plus petite
- Contacts à rupture simple remplacés par des contacts à double rupture
Comme leur nom l’indique, les contacts à double coupure peuvent ouvrir le circuit à deux endroits en même temps. Ainsi, même dans un espace réduit, il permet de travailler avec plus de courant. Les contacts à double rupture divisent la connexion de manière à former deux ensembles de contacts.
L’interrupteur ou le bouton du contrôleur manuel n’est pas actionné à distance et est physiquement attaché au contrôleur.
Le circuit d’alimentation est engagé une fois que le contrôleur manuel est activé par un opérateur. Une fois activé, il transporte l’électricité jusqu’à la charge.
Bientôt, les contacteurs manuels ont complètement remplacé les commutateurs à lame de couteau, et même aujourd’hui, différentes variantes de ces types de contacteurs sont utilisées.
Contacteur magnétique
Le contacteur magnétique ne nécessite aucune intervention humaine et fonctionne de manière électromécanique. C’est l’une des conceptions les plus avancées d’un contacteur, qui peut être actionné à distance.
Ainsi, il permet d’éliminer les risques liés à son utilisation manuelle et de mettre le personnel d’exploitation en danger potentiel. Seule une petite quantité de courant de commande est requise par le contacteur magnétique pour ouvrir ou fermer le circuit.
C’est le type de contacteur le plus couramment utilisé dans les applications de contrôle industriel.
L’espérance de vie d’un contacteur ou la durée de vie du contact
L’espérance de vie d’un contacteur ou sa « durée de vie de contact » est l’une des plus grandes préoccupations d’un utilisateur. Il est naturel que les contacts soient ouverts et fermés plus fréquemment, la durée de vie du contacteur diminuera.
L’ouverture et la fermeture des contacts créent un arc électrique, qui génère de la chaleur supplémentaire. La production continue de ces arcs peut endommager la surface de contact.
De plus, les arcs électriques provoquent des piqûres et des marques de brûlure, qui finissent par noircir les contacts. Cependant, le dépôt noir ou d’oxyde sur les contacts les rend encore plus capables de conduire efficacement l’électricité. Néanmoins, lorsque les contacts s’usent et se corrodent dans une large mesure, il est alors nécessaire de les remplacer.
Ainsi, plus le contact se ferme rapidement, plus l’arc s’éteint rapidement. Cela contribue à augmenter la durée de vie du contact. Les dernières versions des contacteurs sont conçues de manière à se fermer très rapidement et énergiquement.
Cela les amène à se cogner les uns contre les autres et à produire une action de rebond lorsqu’ils rebondissent. Cette action est connue sous le nom de rebond de contact. Le phénomène de rebond de contact crée un arc secondaire.
Il est non seulement important de fermer les contacts rapidement, mais également de réduire le rebond des contacts. Cela permet de réduire l’usure et la formation d’arcs secondaires.
NEMA vs CEI
Il existe deux normes pour les contacteurs :
NEMA (Association nationale des fabricants d’électricité)
NEMA est la plus grande association commerciale de fabricants d’équipements électriques aux États-Unis.
La NEMA a encouragé les fabricants à standardiser les tailles de châssis pour permettre aux utilisateurs de spécifier, d’acheter et d’installer en toute confiance des composants électriques de différents fabricants sans trop de tracas et de références croisées.
Les contacteurs NEMA sont également conçus avec des facteurs de sécurité qui vont au-delà des valeurs nominales (surdimensionnées), jusqu’à 25 %. NEMA est principalement une norme nord-américaine.
Les contacteurs NEMA pour moteurs basse tension (moins de 1 000 volts) sont évalués en fonction de la taille NEMA, ce qui donne une valeur nominale de courant continu maximale et une valeur nominale par puissance pour les moteurs à induction connectés
CEI (Commission Electrotechnique Internationale)
La CEI est une norme mondiale. Les contacteurs IEC ne sont pas surdimensionnés. Ils sont plus petits que les contacteurs NEMA et moins chers. La gamme de tailles proposée par les fabricants est plus nombreuse que les dix normes NEMA.
A ce titre, ils sont plus spécifiques à une application donnée et sont précisés lorsque les conditions opératoires sont bien comprises. Alors que NEMA peut être choisi lorsque les conditions de fonctionnement, telles que la charge, ne sont pas bien définies.
Les contacteurs CEI sont également « sans danger pour les doigts ». Alors que NEMA exige des couvercles de sécurité sur les bornes des contacteurs. Une autre différence clé est que les contacteurs IEC réagissent plus rapidement aux surcharges, les contacteurs NEMA résistent mieux aux courts-circuits.
Les gens perçoivent souvent à tort les contacteurs NEMA comme plus robustes. En réalité, cela est dû au fait que leur conception est surdimensionnée.
Les deux tableaux ci-dessous détaillent la taille des contacteurs et démarreurs NEMA et IEC.
Applications
Contrôle d’éclairage
Les contacteurs sont souvent utilisés pour assurer le contrôle central de grandes installations d’éclairage, telles qu’un immeuble de bureaux ou un immeuble de vente au détail.
Pour réduire la consommation d’énergie dans les bobines des contacteurs, des contacteurs à accrochage sont utilisés, qui ont deux bobines de fonctionnement.
Une bobine, momentanément excitée, ferme les contacts du circuit de puissance, qui sont alors mécaniquement maintenus fermés ; la deuxième bobine ouvre les contacts.
Démarreur de moteur électrique
Les contacteurs peuvent être utilisés comme démarreur magnétique. Un démarreur magnétique est un dispositif conçu pour alimenter des moteurs électriques.
Exemples de contrôle moteur
Un contacteur est un type spécial de relais utilisé pour allumer ou éteindre un circuit électrique. Ils sont le plus souvent utilisés avec des moteurs électriques et des applications d’éclairage.
L’utilisation d’un contacteur fournit un niveau d’isolement loin des courants électriques élevés associés à ces applications, protégeant ainsi les travailleurs et les équipements.
Les contacteurs IEC sont plus petits et sont proposés dans une grande variété de tailles, tandis que les contacteurs NEMA sont plus grands et conçus avec des facteurs de sécurité allant jusqu’à 25 % au-delà des valeurs nominales. CEI est une norme mondiale. Les contacteurs NEMA sont principalement utilisés en Amérique du Nord, cependant, de plus en plus d’entreprises adoptent des contacteurs CEI, c3controls se spécialise dans la CEI.
