Comment fonctionne un disjoncteur à déclenchement par shunt ?

En cas d’activation d’une alarme incendie dans une cuisine commerciale, non seulement les cloches et les stroboscopes doivent être activés, mais également la vanne de gaz sous la cuisinière doit se fermer ; en plus de cela, l’alimentation électrique des appareils de cuisson (fritures, plaques et plaques à induction) doit être coupée immédiatement par un moyen automatique qui n’implique pas de contact humain avec un interrupteur. L’appareil capable d’effectuer cette fonction s’appelle un disjoncteur à déclenchement par shunt (ou disjoncteur à déclenchement).

Bien qu’un disjoncteur à déclenchement par shunt ressemble à un disjoncteur standard, il offre une protection contre les surcharges (dus à une défaillance de l’équipement ou à des coups de foudre) et les courts-circuits (dus au contact des fils entre eux) de la même manière que tout autre type de disjoncteur. En plus de la fonction surcharge et court-circuit, un disjoncteur à déclenchement par shunt a la capacité d’être déclenché à la demande via un signal à distance ; ainsi, lorsqu’il y a un incendie dans les locaux protégés par le disjoncteur, celui-ci coupe le flux d’électricité vers l’équipement qu’il protège et continue de fournir cette protection jusqu’à ce qu’un autre signal à distance ordonne aux disjoncteurs à déclenchement par shunt de rétablir l’alimentation de leurs circuits électriques respectifs. Pour toute personne impliquée dans la conception commerciale des systèmes électriques, la sécurité industrielle et la conformité aux codes du bâtiment, comprendre le fonctionnement d’un disjoncteur à déclenchement par shunt et ce qui le différencie d’un disjoncteur standard est un sujet important pour votre formation ou développement professionnel.

Le principe de base : un disjoncteur qui déclenche sur commande externe

Un disjoncteur standard déclenche lorsqu’il dépasse son courant nominal, soit progressivement via la fonction thermique de surcharge, soit soudainement via la fonction magnétique de court-circuit. L’ouverture (ou déclenchement) se produit en interne en fonction des conditions électriques dans le circuit. Un disjoncteur à déclenchement par shunt dispose d’une méthode externe indépendante pour déclencher le disjoncteur en appliquant une tension externe à ses bornes de commande. Lorsque la tension appliquée est présente, le solénoïde à l’intérieur du disjoncteur s’active et libère mécaniquement le verrou de déclenchement comme si le disjoncteur avait déclenché en raison d’une surcharge. Le disjoncteur s’ouvre alors, isolant toute alimentation vers la charge, désexcitant ainsi ce circuit.

Le mécanisme de déclenchement par shunt fonctionne comme un dispositif momentané, et non comme un actionneur continu, et est conçu pour être alimenté pendant une courte période — les quelques secondes nécessaires pour alimenter la bobine, déclencher le disjoncteur et couper l’alimentation de commande. De nombreux disjoncteurs à déclenchement par shunt sont fabriqués avec un interrupteur de coupure interne qui déconnecte le circuit du solénoïde de la bobine alimentée lorsque le mécanisme du disjoncteur atteint la position TRIP ; empêchant ainsi la bobine de rester alimentée, ce qui pourrait entraîner sa destruction. Il s’agit d’une considération de conception critique ; la bobine de déclenchement par shunt n’est pas conçue pour un service continu. De nombreuses références dans l’industrie — y compris la documentation technique des fabricants et distributeurs, telle que Eandisales — fournissent des informations supplémentaires concernant le câblage interne et les problèmes d’application à prendre en compte lors de l’utilisation de disjoncteurs à déclenchement par shunt.

Comment cela fonctionne : la séquence électrique et mécanique

Un disjoncteur standard déclenche en raison d’une surcharge causée par un courant excessif traversant le disjoncteur. Cela se produit en plusieurs étapes où la bande bimétallique se plie et/ou la bobine magnétique attire, provoquant le déclenchement du loquet de déclenchement. À ce stade, la poignée du disjoncteur passe de la position ON à la position TRIP, ouvrant les contacts du disjoncteur. Pour réarmer un disjoncteur déclenché, il faut d’abord le mettre complètement sur OFF, puis le remettre sur ON.

Les séquences électrique et mécanique pour déclencher un disjoncteur à déclenchement par shunt diffèrent dans leur démarrage, mais sont suffisantes et aboutissent au même résultat (déclenché).

1. Un contact normalement ouvert se ferme dans le circuit de contrôle externe. Ce contact peut représenter soit un relais de panneau d’alarme incendie, un bouton d’arrêt d’urgence, un détecteur de gaz toxique, ou une sortie d’un système de gestion technique du bâtiment. Il connectera la bobine de déclenchement par shunt à sa source de tension de commande ; généralement 120VAC ou 24 VDC selon la bobine utilisée.
2. Le solénoïde de shunt trip s'active. Lorsque l’électricité circule dans la bobine de fil, elle génère un magnétisme qui attire un petit plongeur ou une tige de frappe vers le noyau de la bobine. Ce plongeur est physiquement relié au mécanisme interne du disjoncteur qui déclenche le circuit (le loquet mécanique sur lequel les dispositifs thermique et magnétique déclenchent).
3. Le verrou de déclenchement se libère. Lorsque le plongeur frappe la barre de déclenchement, le loquet se libère et l’énergie emmagasinée dans le ressort du mécanisme du disjoncteur sépare les contacts principaux. La poignée du disjoncteur revient alors en position TRIP. À ce stade, s’il y a un interrupteur auxiliaire interne, il peut ouvrir le circuit du solénoïde pour protéger la bobine.
4. Le circuit est désénergisé. La charge déconnectée (de l’alimentation) fera rester le disjoncteur en position TRIP, jusqu’à ce qu’il soit réarmé manuellement. La bobine de déclenchement par shunt sera désactivée soit par l’ouverture du contact de commande, soit par le fonctionnement de l’interrupteur de coupure interne.

La méthode pour réarmer un disjoncteur à déclencheur à distance est identique à celle utilisée pour réarmer tout autre type de disjoncteur – c’est-à-dire tourner la poignée de la position “ OFF ” à la position “ ON ”. Lorsque vous effectuez cette action, le mécanisme de déclenchement à distance se réarme automatiquement dans le cadre du réarmement et est prêt à fonctionner à nouveau.

Comment un disjoncteur à déclenchement par shunt diffère d'un disjoncteur standard

Pourquoi un disjoncteur à déclencheur à distance est spécifié

La déclencheur à distance La fonction n’est pas un luxe. Dans de nombreuses installations, elle est exigée par le code. Le National Electrical Code (NEC) et les normes NFPA, appliquées par des autorités telles que le Association nationale de protection contre l'incendie (NFPA), imposent la coupure automatique de l’alimentation électrique dans des situations dangereuses spécifiques :

• Suppression d'incendie de hotte de cuisine commerciale. Au moment où les systèmes Ansul ou Range Guard sont activés par la détection de fumée, de chaleur ou de flamme, l’électricité alimentant les appareils de cuisson sous la hotte doit être coupée. Les disjoncteurs à déclencheur à distance sont les types de disjoncteurs les plus fréquemment utilisés et requis à cet effet, et sont mandatés par la NFPA 96, la liste du fabricant des agents extincteurs.
• Arrêt de l'alimentation de l'ascenseur. Pour utiliser le système de suppression d’incendie dans la gaine d’ascenseur ou la salle des machines, la source électrique principale alimentant l’ascenseur doit être coupée afin d’éviter que l’électricité alimente le feu (ce qui augmenterait le risque d’incendie) et/ou crée un danger électrique pour les pompiers pendant leur intervention. Les disjoncteurs à déclencheur à distance sont la méthode acceptée pour réaliser cette coupure électrique.
• Circuits d'arrêt d'urgence dans les machines industrielles. Connecter un bouton d’arrêt d’urgence qui doit arrêter un moteur puissant ou un autre équipement de procédé via un disjoncteur à déclencheur à distance offre un moyen positif et infaillible de les déconnecter. Le déclencheur à distance fournira un moyen fiable de déconnecter l’équipement, que la bobine du contacteur reste alimentée ou non.
• Décharge de charge à distance. Un gestionnaire d’immeuble peut contrôler un disjoncteur à déclencheur à distance dans une installation commerciale à distance via son système de gestion pour couper une charge non essentielle au fonctionnement de l’installation. Cela aidera à réduire les charges de pointe qui peuvent être facturées.

Questions Fréquemment Posées

Comment fonctionne un disjoncteur à déclencheur à distance 120 V ?

Le disjoncteur à déclencheur à distance est un dispositif solénoïde fonctionnant en courant alternatif 120 volts avec deux bornes de commande à partir desquelles il peut être actionné. Lorsque l’alarme incendie, l’arrêt d’urgence ou tout autre contact de sécurité se ferme, alors 120 volts sont envoyés à la bobine qui active un plongeur solénoïde frappant un mécanisme de déclenchement qui déconnecte l’alimentation électrique de la charge (c’est-à-dire déclenche). Il convient également de noter que la bobine est un dispositif à service momentané uniquement.

Qu’est-ce qui provoque le déclenchement d’un disjoncteur à déclencheur à distance ?

En appliquant une tension de commande externe — provenant d’un détecteur de gaz (ou d’autres dispositifs similaires) ou d’un système de suppression d’incendie, par exemple — les bobines d’un circuit de déclenchement par shunt peuvent être activées, ce qui entraînera l’alimentation du disjoncteur et provoquera son déclenchement. Le disjoncteur à déclenchement par shunt se déclenchera pour des raisons autres que la surcharge ou le court-circuit, tout comme un disjoncteur ordinaire.

Pourquoi auriez-vous besoin d’un disjoncteur à déclenchement par shunt ?

Chaque fois qu’un système de sécurité automatique nécessite la coupure de l’alimentation d’un circuit, vous avez besoin d’un disjoncteur à ‘ déclenchement par shunt ’ (par exemple, pour éteindre un appareil de cuisson lorsque le système d’extinction d’incendie de la hotte de cuisine est activé, ou pour couper l’alimentation d’un ascenseur avant que le système de sprinklers ne se déclenche dans la gaine). Cela est généralement exigé par le code, ce n’est pas simplement une option, donc vérifiez les codes et réglementations locaux avant de procéder.

Un déclencheur à distance est-il normalement ouvert ou fermé ?

Normalement, le circuit de la bobine de déclenchement par shunt (ensemble) est “ ouvert ” en raison des contacts de commande étant “ ouverts ” (relais d’alarme incendie ou arrêt d’urgence) pendant le fonctionnement normal. Les contacts de commande se “ ferment ” alors pour alimenter la bobine et déclencher le disjoncteur. Les contacts principaux d’alimentation du disjoncteur sont “ normalement fermés ” lorsque le disjoncteur est “ ON ” et “ ouverts ” lorsqu’il est déclenché (en raison de l’alimentation de la bobine) ou manuellement mis “ OFF ”.

Références

• National Fire Protection Association (NFPA) — NFPA 96 et NFPA 70 — Normes régissant la suppression d’incendie dans les cuisines commerciales et le Code National de l’Électricité, y compris les exigences relatives au déclenchement par shunt.
• Eandisales — Qu’est-ce qu’un disjoncteur à déclenchement par shunt ? — Aperçu technique du fonctionnement, du câblage et des applications du disjoncteur à déclenchement par shunt.
• Eaton — Disjoncteurs à déclenchement par shunt — Fabricant de disjoncteurs à déclenchement par shunt résidentiels et commerciaux, avec guides d’application et de câblage.
• Schneider Electric — Accessoires de déclenchement par shunt pour disjoncteurs Square D — Informations produit et guide d’installation pour unités de déclenchement par shunt sur disjoncteurs QO et Homeline.

A disjoncteur à déclenchement par shunt ajoute une fonction critique unique au disjoncteur thermique-magnétique standard : la capacité d’être déclenché sur commande d’un système de sécurité, d’une alarme incendie ou d’un arrêt d’urgence. C’est un mécanisme simple — un solénoïde, un plongeur, un verrou de déclenchement — mais il comble le fossé entre la protection contre les surintensités et la sécurité des personnes. Lorsque le feu atteint la hotte, le disjoncteur se déclenche avant que les flammes ne se propagent. C’est sa raison d’être.