Un installateur solaire situé en Arizona a contacté notre département de support technique concernant un défi avec son installation qui avait interrompu l'exécution de l'ensemble du projet. Un petit système de stockage d'énergie par batterie était prêt pour la mise en service et l'installateur avait besoin d'un disjoncteur de 63 ampères pour protéger la sortie AC de l'onduleur. L'installateur avait un disjoncteur DC en stock qui était classé pour 63 ampères, configuré pour fonctionner avec le nombre de pôles requis, et classé pour fonctionner à la bonne tension ; il s'adaptait également correctement sur le rail DIN. L'installateur a installé le disjoncteur, l'a mis en marche et le système a fonctionné correctement pendant environ 3 semaines jusqu'au jour où le disjoncteur a sauté sous charge maximale. L'installateur a réinitialisé le disjoncteur après qu'il ait sauté et il a de nouveau sauté avec les contacts du disjoncteur fusionnés en position fermée. Après avoir mené une enquête plus approfondie, il a été découvert que l'installateur avait accidentellement installé un disjoncteur monophasé (DC) dans un circuit à courant alternatif. La conception des suppressions d'arc internes dans le MCB dont les spécifications étaient écrites pour le DC a généré une condition inacceptable pour couper l'AC sous charge de manière acceptable (c'est-à-dire en toute sécurité).
À mesure que les systèmes DC – solaire PV, systèmes de stockage d'énergie par batterie et systèmes hors réseau deviennent plus répandus et que les disjoncteurs classés DC commencent à être disponibles, cette histoire se répète souvent car certains électriciens et techniciens qui n'ont travaillé qu'avec l'électricité AC à un moment de leur carrière supposent que tous les disjoncteurs sont les mêmes. Ce n'est pas le cas. La compatibilité d'un MCB DC avec un circuit AC est une question où donner la mauvaise réponse pourrait provoquer un incendie au lieu d'être simplement un déclenchement gênant.
La différence fondamentale entre l'interruption d'arc AC et DC
Avant de pouvoir déterminer si un MCB DC fonctionnera correctement dans un circuit AC, vous devez comprendre comment le MCB doit éteindre l'arc qui se développe lorsque les contacts du circuit sont ouverts sous charge (pendant que le courant circule dans le circuit). L'arc électrique créé par la séparation des contacts continuera à conduire de l'électricité tant que l'air ionisé reste conducteur (l'énergie thermique générée par l'arc provoque l'ionisation de l'air entre les deux contacts). Lorsque le disjoncteur s'ouvre (ou “saute”), il est important que le disjoncteur éteigne l'arc avant que le flux de courant à travers le circuit électrique ne devienne dommageable ; le disjoncteur accomplit cela en éteignant l'arc en fonction de l'utilisation du courant alternatif (AC) ou du courant continu (DC).
En raison du courant alternatif d'un cycle de vague périodique qui passe de négatif à positif à travers zéro volt 2 fois par cycle ou 100/120 fois par seconde (50/60Hz), à chaque passage par zéro, il y a une opportunité pour l'énergie de l'arc de se dissiper. Le chariot d'arc (une série de plaques métalliques) profite de cette pause ou interruption naturelle dans la continuité de l'arc en le divisant en segments plus petits, en le refroidissant et en empêchant sa reprise — utilisant essentiellement le disjoncteur AC avec son espacement de chariot d'arc et sa géométrie de plaque qui optimise le potentiel d'un arc à s'éteindre lors des prochains passages par zéro (pas plus de 8,3 ms).
Dans un circuit DC, le courant est constant, et il n'y a pas de passage par zéro. Une fois qu'un arc a été initié, il continuera à brûler tant qu'il y a suffisamment de tension pour le soutenir. Pour qu'un disjoncteur DC éteigne cet arc, le disjoncteur doit exercer une force afin d'étirer l'arc plus loin des surfaces de contact, de le refroidir plus efficacement et d'augmenter la tension de l'arc jusqu'à ce que la tension de la source ne puisse plus le soutenir. Certaines des manières dont les disjoncteurs DC accomplissent cela sont en utilisant des bobines de soufflage magnétiques plus puissantes, des espaces plus larges entre les contacts, et des chariots d'arc avec différents matériaux et formes de plaques. Certains designs utilisent également des aimants permanents qui poussent l'arc dans un arc plus long et en spirale, qui n'a pas d'équivalent dans un disjoncteur AC standard.
Un disjoncteur DC peut-il être utilisé dans un circuit AC ?
La réponse simple est “ Non, les disjoncteurs DC standard (Disjoncteurs Miniatures) ne sont pas adaptés à une utilisation sur des circuits AC (Courant Alternatif) à moins que le fabricant n'ait clairement évalué et certifié le produit pour une utilisation (AC) ainsi que pour le fonctionnement DC. En raison des propriétés physiques du système d'extinction d'arc DC, le disjoncteur DC est conçu pour interrompre le DC ; cependant, le même composant physique peut entraver le fonctionnement du disjoncteur lorsqu'il essaie d'interrompre l'AC. Par exemple, le champ magnétique entourant le disjoncteur DC (utilisé pour étirer l'arc DC) peut avoir des effets négatifs sur le système de refroidissement du chariot d'arc d'un disjoncteur DC (utilisé pour refroidir l'arc AC) et donc, soit ralentir le temps total de dégagement, soit créer un échec à dégager le circuit.
Lors de l'utilisation de disjoncteurs DC dans des applications autres que celles pour lesquelles ils ont été conçus (par exemple, des circuits AC), il est important de vérifier que la polarité du circuit correspond à celle du disjoncteur. Si le disjoncteur est installé avec la mauvaise polarité, cela peut entraîner un fonctionnement incorrect de l'appareil et des dommages graves en raison d'un défaut électrique. Par exemple, installer un disjoncteur DC dans un circuit AC avec une polarité inversée provoquerait les champs magnétiques générés par le disjoncteur à pousser l'arc dans la mauvaise direction pendant la demi-période inverse, ce qui pourrait entraîner des dommages au disjoncteur ou à tout équipement connecté au disjoncteur.
Certains fabricants produisent des disjoncteurs qui sont classés et certifiés pour à la fois AC et DC, ou des disjoncteurs DC “ non-polaires ” qui sont moins sensibles à la direction du courant, mais ceux-ci sont spécifiquement conçus et testés pour une utilisation double. Notre gamme de produits HUYU MCB DC de 32A , y compris le HUB9NEZ‑80, est conçue pour des applications DC pures — panneaux PV, banques de batteries, boîtes de combinaison DC — et porte la certification TUV et UL spécifiquement pour le service DC. Pour les circuits AC, nous fournissons des disjoncteurs AC standard et des MCCB qui sont construits et certifiés selon les normes AC applicables. Utiliser le disjoncteur correct pour le type de courant n'est pas une suggestion ; c'est la base d'une protection de circuit sûre. Pour une compréhension plus approfondie du cadre de certification qui régit la sélection des disjoncteurs, notre article sur ce que sont les disjoncteurs UL 489 explique les normes de test que les disjoncteurs AC et DC doivent respecter.
Disjoncteur AC vs. Disjoncteur DC : Une comparaison côte à côte
Les différences entre un disjoncteur AC et un MCB DC de 32A ne sont pas cosmétiques. Elles reflètent des philosophies de conception fondamentalement différentes dictées par les différentes exigences d'interruption d'arc :
| Caractéristique | disjoncteur AC | MCB DC de 32A |
|---|---|---|
| Extinction de l'arc | Dépend du passage naturel par zéro du courant ; le chariot d'arc se divise et refroidit l'arc | Doit forcer l'extinction de l'arc avec un souffle magnétique plus fort, un chemin d'arc plus long et un écart de contact plus large |
| Sensibilité à la polarité | Non-polaire ; la direction du courant s'inverse à chaque demi-cycle | Souvent sensible à la polarité ; doit être connecté avec la bonne polarité pour une interruption sûre |
| Écart de contact | Plus petit ; adéquat grâce à l'assistance du passage par zéro | Plus grand ; nécessaire pour étirer l'arc jusqu'à la tension d'extinction |
| Tension nominale typique | 230/400V AC, jusqu'à 690V AC pour certains MCCB | 12V à 1200V DC, selon les pôles et la connexion en série |
| Déclenchement magnétique | Réglé pour les surintensités spécifiques à l'AC (transformateurs, moteurs) | Réglé pour les surintensités spécifiques à la DC (condensateurs d'onduleur, charge de batterie) |
| Normes typiques | IEC 60898, UL 489, CSA C22.2 | IEC 60947‑2 Annexe P, UL 489B, UL 1077 DC |
Ces différences ont de l'importance en pratique. Un disjoncteur AC installé sur un circuit de batterie DC peut ne pas réussir à éliminer un défaut car l'arc ne s'éteint jamais. Un disjoncteur DC installé sur une charge AC peut éliminer les premiers défauts mais se dégrader rapidement alors que les demi-cycles inverses agissent contre son design d'extinction d'arc. Aucune de ces situations n'est acceptable dans un dispositif de sécurité.
Que se passe-t-il lorsque le mauvais disjoncteur est utilisé
La conséquence de l'utilisation d'un disjoncteur DC sur un circuit AC peut être illustrée par l'expérience d'un installateur solaire en Arizona. Dans ce cas, le champ de souffle magnétique peut provoquer le déplacement de l'arc dans la mauvaise direction pendant le demi-cycle inverse en raison de l'installation incorrecte du disjoncteur dans un circuit AC. À chaque défaut avant que cela ne se produise, le disjoncteur a pu fonctionner correctement et éliminer le défaut ; cependant, en raison de la dégradation des contacts causée par le défaut initial, le disjoncteur échouera probablement lors du défaut suivant et pourrait causer des dommages catastrophiques.
Utiliser un disjoncteur AC dans un circuit DC signifie qu'il n'y a pas de passage par zéro pour que l'arc s'éteigne de manière naturelle. Le chariot d'arc est conçu pour un arc qui s'effondre deux fois par cycle, ce qui signifie qu'il ne peut pas suffisamment refroidir l'arc DC continu qui persistera ainsi que surchauffer les contacts, entraînant soit un non-interruption du flux de courant, soit un incendie. Les conséquences de cela ne sont pas seulement théoriques ; elles sont documentées non seulement dans les rapports de test de produits, mais aussi dans des enquêtes sur des pannes réelles. Pour une compréhension plus large de la façon dont les disjoncteurs interagissent avec d'autres dispositifs de protection dans un système, notre comparaison de disjoncteur vs protecteur de surtension explique la stratégie de protection en couches dont chaque installation a besoin.
Disjoncteurs à double classification : L'exception à la règle
Certains petits disjoncteurs peuvent être classés pour fonctionner à la fois avec le courant alternatif (AC) et le courant direct (DC). Ce ne sont pas seulement vos disjoncteurs miniatures de courant alternatif ordinaires avec un autocollant indiquant qu'ils ont été testés et classés pour fonctionner avec un système de courant direct. Les disjoncteurs miniatures conçus pour une double classification ont subi des tests séparés spécifiques à l'application AC ou DC (c'est-à-dire ont été testés dans les deux sens) et sont ensuite certifiés par une agence de test appropriée (comme UL) pour pouvoir fonctionner comme prévu dans les deux types de conditions de circuit. La plaque signalétique d'un disjoncteur miniature à double classification indiquera les classifications doubles du disjoncteur (par exemple, 250 volts AC / 60 volts DC pour chaque pôle) en plus de spécifier que le disjoncteur a été testé selon les normes applicables pour chaque application.
Si vous travaillez sur un projet qui utilise à la fois des circuits de courant alternatif (AC) et de courant direct (DC) — comme un système solaire avec un onduleur AC et une batterie — vous pouvez utiliser des disjoncteurs à double classification pour simplifier les choses. Assurez-vous simplement que les tensions et les capacités d'interruption du disjoncteur à double classification sont appropriées pour les deux applications. Les disjoncteurs à double classification doivent être considérés comme l'exception plutôt que la règle. Ne supposez pas que les disjoncteurs classés DC ou AC sont autorisés à être utilisés dans l'autre direction sans approbation spécifique du fabricant et marquages de certification qui indiquent clairement l'utilisation appropriée pour les deux types de courant.
Sélection appropriée du disjoncteur pour les installations mixtes AC/DC
Une solution standard de stockage solaire comprendra à la fois des circuits électriques en courant continu (DC) et en courant alternatif (AC). Les circuits DC peuvent comprendre le panneau photovoltaïque (PV), la batterie et le combiné DC ; tandis que les circuits AC peuvent inclure la sortie de l'onduleur (de l'onduleur à la charge AC), le panneau de charge de secours et la connexion au réseau. Chaque type de circuit nécessite un disjoncteur qui est classé selon le type de courant, la tension et la capacité d'interruption de ce circuit particulier. Les circuits DC utilisent des disjoncteurs classés DC qui sont conformes à la certification UL 489B ou IEC 60947-2 Annexe P ; tandis que les circuits AC utilisent des disjoncteurs classés AC qui sont certifiés par UL 489 ou IEC 60898. Les disjoncteurs ne sont pas interchangeables.
Lors du choix d'un MCB DC pour une application solaire ou de batterie, vérifiez la tension nominale DC qui sera soit indiquée comme des valeurs individuelles par pôle, soit comme des tensions maximales du système pour plusieurs pôles connectés en série. Ensuite, vérifiez la capacité d'interruption (kAIC) (également connue sous le nom de capacité d'interruption de courant de court-circuit) par rapport à la quantité de courant de défaut à la sortie de la batterie. Enfin, si le disjoncteur est sensible à la polarité, vérifiez qu'il a été correctement marqué pour la polarité. Pour le côté AC de l'installation, suivez les règles de dimensionnement standard basées sur le calcul de la charge. Notre guide sur quelle taille de disjoncteur vous avez besoin passe en revue le calcul pour les charges générales et de moteur.
Questions Fréquemment Posées
Pouvons-nous utiliser un MCB DC dans des circuits AC ?
Ne pas utiliser un MCB DC standard avec un circuit AC ou d'autres systèmes AC. De tels disjoncteurs ont leur mécanisme d'extinction de l'arc conçu pour fonctionner avec une tension DC et, par conséquent, ne peuvent pas interrompre en toute sécurité une tension AC. La protection magnétique utilisée en conjonction avec le champ d'éjection et un design sensible à la polarité peut empêcher un défaut AC d'être éliminé par le disjoncteur. La seule fois où vous devriez utiliser un MCB DC sur un circuit AC est si le fabricant a explicitement classé et certifié le MCB pour un service AC et DC.
Les MCB peuvent-ils être utilisés pour DC ?
Un disjoncteur miniature en courant alternatif (MCB) peut gérer en toute sécurité des charges AC. Cependant, si le MCB n'a pas été testé, certifié ou classé pour une utilisation DC, il n'a pas la capacité d'interrompre en toute sécurité le DC. La raison pour laquelle un passage par zéro de courant se produit dans les systèmes AC est due à la forme d'onde sinusoïdale utilisée dans les systèmes AC. Comme il n'y a pas de passage par zéro de courant avec le DC, le MCB est incapable d'éteindre l'arc avec des chutes d'arc conçues pour AC, échouant ainsi à interrompre le courant dans une application DC. En raison de ce problème, le disjoncteur doit avoir été spécifiquement conçu, testé et marqué pour une application DC avec une tension DC spécifiée et une capacité d'interruption.
Quelle est la différence entre un MCB AC et un MCB DC ?
L'extinction de l'arc est l'une des principales différences entre les deux types de disjoncteurs miniatures (MCB). Un disjoncteur à courant alternatif (AC) atteint son extinction d'arc en utilisant le passage naturel par zéro du courant pendant chaque demi-cycle. Un disjoncteur à courant continu (DC) doit forcer son extinction d'arc avec un champ magnétique de soufflage beaucoup plus fort, un écart de contact plus large et un design interne de la goulotte d'arc permettant le refroidissement de l'arc après qu'il a été éteint. Les MCB conçus pour une utilisation avec le DC seront généralement sensibles à la polarité, tandis que les MCB AC n'ont pas cette exigence. Il existe également des différences dans les classifications de tension, les normes de test et les caractéristiques de déclenchement entre les deux types de MCB.
Les disjoncteurs DC et AC sont-ils les mêmes ?
Les disjoncteurs DC et AC diffèrent les uns des autres. Chaque type possède son propre moyen unique d'interrompre les arcs ; ils sont également conçus pour répondre à diverses normes de test et sont évalués pour fonctionner en toute sécurité à des niveaux de tension et de capacité d'interruption distincts. Un disjoncteur conçu uniquement pour interrompre le courant continu (DC) ne pourra pas interrompre en toute sécurité les courants alternatifs (AC), de même, le disjoncteur destiné exclusivement à une utilisation en AC ne limitera pas les dangers si une tentative est faite pour l'utiliser afin d'interrompre un courant composé de DC ; exception faite dans les cas où le fabricant a spécifié et testé un tel équipement comme étant adapté aux deux applications.
La question de la compatibilité des circuits DC MCB AC est une situation où les fondamentaux de l'ingénierie fournissent une réponse claire : le disjoncteur doit correspondre au type de courant. Un MCB DC est conçu pour forcer l'extinction d'un arc contre un courant en régime permanent. Un MCB AC est conçu pour laisser le passage naturel par zéro effectuer une grande partie du travail. Utiliser l'un dans le circuit de l'autre annule la protection que le disjoncteur est censé fournir. Dans une installation électrique — qu'il s'agisse d'un tableau résidentiel, d'une boîte de combinage solaire ou d'une armoire de commande industrielle — l'étiquette sur le disjoncteur indique où il doit être utilisé. Une classification DC signifie circuits DC uniquement. Une classification AC signifie circuits AC uniquement. Le disjoncteur rare à double classification porte les deux marquages et les deux certifications. Respecter cette étiquette est la manière la plus simple et la plus efficace de garantir que lorsqu'un défaut survient, le disjoncteur fait exactement ce pour quoi il est conçu : s'ouvrir en toute sécurité, éliminer le défaut et protéger tout ce qui se trouve en aval.
