Contacteurs à courant alternatif et à courant continu : Comprendre leurs types et leurs fonctions

Introduction

Définition du contacteur

Un contacteur électrique est un dispositif électromécanique utilisé pour contrôler le flux de courant électrique dans les circuits de grande puissance. Il fonctionne comme un interrupteur qui peut ouvrir ou fermer des connexions dans un circuit, ce qui permet de commander à distance des appareils électriques tels que des moteurs, des systèmes d'éclairage et des équipements de chauffage.

Principaux composants d'un contacteur

1. Bobine électromagnétique: Il s'agit du composant central qui génère un champ magnétique lorsqu'il est alimenté. Ce champ magnétique attire une armature mobile qui, à son tour, ouvre ou ferme les contacts à l'intérieur du contacteur.
2. Contacts: Il s'agit d'éléments conducteurs qui établissent ou interrompent physiquement la connexion électrique. Les contacteurs ont généralement deux types de contacts :
   • Contacts d'alimentation principale: Responsable de l'acheminement du courant lourd vers la charge.
   • Contacts auxiliaires: Utilisé à des fins de contrôle et de signalisation, souvent en interface avec d'autres dispositifs.
3. Enceinte: Le contacteur est logé dans un boîtier qui protège ses composants internes des facteurs environnementaux tels que la poussière et l'humidité, et assure la sécurité en empêchant tout contact accidentel avec des pièces sous tension.
4. Mécanisme de suppression de l'arc: Pour éviter la formation d'arcs lors de l'ouverture ou de la fermeture des contacts, les contacteurs comportent souvent des mécanismes tels que des goulottes d'arc conçues pour éteindre rapidement les arcs.

Il y a 6 bornes d'alimentation et 2 bornes de bobine (A1 & A2) pour l'alimentation en courant alternatif triphasé. Sur les 6 bornes, 3 bornes L1, L2 et L3 sont connectées en entrée avec l'alimentation principale provenant généralement du MCB, et 3 autres bornes T1, T2 et T3 en sortie avec le moteur, l'ORL, la minuterie et un autre circuit de contrôle.

Des dispositions supplémentaires pour le bloc auxiliaire sont prévues avec "NO" et "NC" en fonction de l'application de l'instrument, comme indiqué dans le schéma des bornes du contacteur CA.

Crédit à https://peacosupport.com/blog/what-is-contactor

Principe de fonctionnement

Comme le montre le schéma, un courant fourni sous forme de courant alternatif ou continu à la borne A1 de la bobine alimente la bobine en générant un champ électromagnétique qui met en contact la partie mobile de la bobine avec la partie fixe. Le courant commence alors à circuler de la borne d'entrée "R Y B" du contacteur vers la sortie du contacteur et agit comme un interrupteur. Une autre borne de la bobine A2 est connectée au neutre pour compléter le circuit.

Lorsque l'alimentation du contacteur est interrompue, la bobine mobile du contacteur revient à sa position initiale sous l'effet de la force exercée par le ressort de rappel. À ce moment-là, il n'y a plus de courant entre l'entrée et la sortie du contacteur et celui-ci agit comme un interrupteur.

Voici le schéma de câblage de la commande DOL.

Types de contacteurs

• Contacteurs CA: Conçu pour les applications à courant alternatif, que l'on trouve généralement dans les machines industrielles et les systèmes d'éclairage.
• Contacteurs à courant continu: Spécialement conçu pour les applications à courant continu, telles que les véhicules électriques et les systèmes d'énergie renouvelable.

Différence entre les contacteurs à courant alternatif et à courant continu

Les différences entre Contacteurs à courant alternatif et Contacteurs à courant continu sont significatives, principalement en raison de leurs caractéristiques de conception et de fonctionnement. Voici une comparaison détaillée :

Principales différences

Fonctionnalité	Contacteur CA	Contacteur à courant continu
Conception de la bobine	Bobine fine et longue, en cuivre.	Bobine courte et grosse, souvent en fonte ou en matériau solide.
Matériau de base	Fabriqué en tôles d'acier au silicium laminées pour réduire les courants de Foucault.	Fabriqué en fer doux solide ou en acier moulé, aucune stratification n'est nécessaire.
Résistance électrique	Une résistance plus faible génère plus de chaleur.	Résistance plus élevée, génère moins de chaleur.
Suppression de l'arc électrique	Utilise des dispositifs d'extinction de l'arc électrique de la grille.	Utilise des dispositifs d'extinction d'arc à soufflage magnétique.
Fréquence de fonctionnement	Il fonctionne généralement jusqu'à 600 fois par heure.	Peut fonctionner jusqu'à 2000 fois par heure.
Courant de départ	Courant de démarrage plus élevé, ne convient pas aux opérations fréquentes.	Courant de démarrage plus faible, conçu pour une utilisation fréquente.
Cas d'utilisation	Principalement utilisé pour les circuits à courant alternatif (moteurs, éclairage, etc.).	Utilisé pour les circuits à courant continu (par exemple, véhicules électriques, systèmes photovoltaïques).
Configuration du contact	Généralement, il y a plus de pôles (par exemple, triphasé).	Généralement, il y a moins de pôles (par exemple, deux pôles).

Explication détaillée

1. Conception et résistance des bobines: Les contacteurs à courant alternatif ont des bobines avec moins de tours et une résistance plus faible que les contacteurs à courant continu, qui ont plus de tours et une résistance plus élevée en raison de la nécessité d'un champ magnétique plus fort pour fonctionner efficacement dans les circuits à courant continu.
2. Matériau de base: Le noyau d'un contacteur à courant alternatif est constitué de feuilles d'acier au silicium laminées afin de minimiser les pertes dues aux courants de Foucault lorsqu'il est traversé par un courant alternatif. En revanche, les contacteurs à courant continu peuvent utiliser des matériaux solides car ils ne subissent pas les mêmes pertes.
3. Mécanisme de suppression de l'arc: Les contacteurs à courant alternatif utilisent généralement des dispositifs d'extinction d'arc à grille, tandis que les contacteurs à courant continu utilisent des mécanismes de soufflage magnétique pour éteindre les arcs qui se produisent lorsque les contacts s'ouvrent ou se ferment.
4. Fréquence de fonctionnement et traitement du courant: Les contacteurs à courant alternatif sont limités à environ 600 opérations par heure en raison de leurs contraintes de conception, tandis que les contacteurs à courant continu peuvent supporter jusqu'à 2000 opérations par heure, ce qui les rend adaptés aux applications nécessitant des commutations fréquentes.
5. Adéquation de l'application: Les contacteurs à courant alternatif sont idéaux pour contrôler les charges à courant alternatif telles que les moteurs et les systèmes d'éclairage, tandis que les contacteurs à courant continu sont essentiels dans les applications impliquant un courant continu telles que les véhicules électriques et les systèmes d'énergie renouvelable.

Comment choisir le bon contacteur

Le choix du bon contacteur pour votre application implique plusieurs considérations critiques afin de garantir des performances et une sécurité optimales. Voici une approche structurée pour vous guider dans le processus de sélection :

Principaux éléments à prendre en compte lors de la sélection d'un contacteur

1. Caractéristiques de la charge:
   • Valeur nominale actuelle: Déterminer le courant de fonctionnement (le) de la charge. Le contacteur doit être conçu pour supporter ce courant sans surchauffe.
   • Tension nominale: Assurez-vous que la tension nominale du contacteur (Ue) correspond ou dépasse la tension d'alimentation de votre application.
   • Type de charge: Déterminer si la charge est résistive, inductive ou capacitive, car cela influe sur le choix du type de contacteur et de ses caractéristiques nominales.
2. Taille du contacteur:
   • La taille du contacteur doit être déterminée en fonction de la puissance du moteur et de son cycle de fonctionnement. Les opérations fréquentes de marche/arrêt peuvent nécessiter un contacteur plus grand en raison des courants d'appel plus élevés au démarrage.
3. Spécifications de la bobine:
   • Vérifiez la tension nominale de la bobine pour vous assurer qu'elle est compatible avec votre circuit de commande. La tension nominale de la bobine doit correspondre à la tension fournie pour alimenter la bobine.
   • Comprendre les tensions d'enclenchement et de déclenchement, qui indiquent les seuils opérationnels d'enclenchement et de déclenchement des contacts.
4. Configuration du contact:
   • Évaluez le nombre de contacts principaux nécessaires (normalement ouverts ou normalement fermés) en fonction des exigences de votre circuit.
   • Envisager des contacts auxiliaires pour des fonctions de commande et de signalisation supplémentaires, qui peuvent ne pas supporter le même courant que les contacts principaux.
5. Conditions environnementales:
   • Évaluez la température ambiante, l'humidité et l'exposition potentielle à la poussière ou aux produits chimiques. Choisissez un contacteur dont les caractéristiques environnementales et les boîtiers sont adaptés à ces conditions.
6. Type d'application:
   • Des applications différentes peuvent nécessiter des types de contacteurs spécifiques (par exemple, des contacteurs à usage défini pour les systèmes CVC). Veillez à choisir un contacteur adapté aux besoins spécifiques de votre application.
7. Caractéristiques de sécurité:
   • Recherchez les dispositifs de sécurité intégrés tels que les mécanismes de suppression d'arc, la protection contre les surcharges et les relais thermiques, le cas échéant. Ces dispositifs améliorent la fiabilité et préviennent les dommages en cas de défaillance.
8. Réputation du fabricant:
   • Choisissez un fabricant réputé pour la qualité et la fiabilité de ses produits. Cela peut avoir un impact significatif sur la durabilité et les coûts d'entretien au fil du temps.

Comment tester un contacteur

Le test d'un contacteur CA est essentiel pour garantir son bon fonctionnement et sa fiabilité dans les systèmes électriques. Voici un guide étape par étape sur la manière de tester efficacement un contacteur CA :

Outils nécessaires

• Multimètre: Pour mesurer la tension, la résistance et la continuité.
• Tournevis: Pour accéder au contacteur.
• Gants et lunettes de sécurité: Pour la protection personnelle pendant les essais.

Procédure de test

Étape 1 : Couper l'alimentation

Avant de commencer tout test, assurez-vous que l'alimentation électrique de l'unité CA est coupée. Localisez le disjoncteur ou l'interrupteur et mettez-le hors tension afin d'éviter tout risque électrique.

Étape 2 : Inspection visuelle

Inspectez le contacteur pour vérifier qu'il ne présente pas de signes visibles de dommages, tels que

• Contacts brûlés ou fondus
• Décoloration ou piqûres sur les surfaces de contact
• Connexions desserrées ou salissures excessives

Si des dommages sont constatés, il se peut que le contacteur doive être remplacé.

Étape 3 : Test de résistance de la bobine

1. Réglez votre multimètre sur la résistance (Ω).
2. Mesurer la résistance aux bornes de la bobine du contacteur.
   • Une lecture de 0 Ω indique un court-circuit.
   • Une lecture de infini (OL) indique un circuit ouvert.
   • Une lecture normale doit se situer dans la fourchette spécifiée par le fabricant.

Étape 4 : Test de tension

1. Une fois l'appareil remis sous tension, réglez votre multimètre pour mesurer la tension alternative.
2. Placer les sondes sur les bornes d'entrée du contacteur.
3. Vérifiez que la tension correspond aux spécifications indiquées sur le contacteur. Si elle est nettement inférieure ou supérieure, il peut y avoir un problème au niveau de l'alimentation électrique.

Étape 5 : Vérifier la continuité

1. Réglez votre multimètre en mode continuité (si disponible).
2. Lorsque l'alimentation est coupée, connectez les sondes aux bornes de sortie du contacteur.
3. Lorsqu'il est sous tension, le contacteur est activé (soit manuellement, soit par l'intermédiaire de son circuit de commande).
4. Le multimètre doit indiquer une continuité (une faible résistance) lorsque les contacts sont fermés.

Étape 6 : Inspecter les contacts

Pendant qu'il est activé, inspectez visuellement les contacts pour vérifier qu'ils ne présentent pas d'anomalie :

• Signes d'arc électrique ou de piqûres
• Un fonctionnement souple et sans hésitation

Si vous remarquez des irrégularités, cela peut indiquer que les contacts sont usés et doivent être remplacés.

Étape 7 : Effectuer un test de charge (facultatif)

1. Débrancher les fils du côté charge du contacteur.
2. Mesurer la résistance entre le côté ligne et le côté charge dans les positions ouverte et fermée.
3. Les relevés doivent présenter des différences significatives ; si ce n'est pas le cas, cela indique que le contacteur est défectueux.

Pour un guide visuel, vous pouvez vous référer à cette vidéo

Marques et modèles courants de contacteurs

VIOX Électrique

Avantage de la marque : Une marque chinoise reconnue pour ses prix compétitifs, sa fiabilité et sa gamme complète de produits.

Modèles recommandés :

• VIOX CJX2-2510 Contacteur AC
• VIOX CJX2-3211 Contacteur AC

EATON

Eaton Corporation plc est une société internationale de gestion de l'énergie dont le siège se trouve à Dublin, en Irlande. Elle est spécialisée dans les solutions d'alimentation électrique, hydraulique et mécanique à haut rendement énergétique pour diverses industries dans le monde entier.

Modèles recommandés :

• XTCE015B01B : Contacteur magnétique EATON IEC : non inversable, 3 pôles, 15 A, bobine 240V AC, 1NC, cadre B
• CE15DNS3AB : Contacteur IEC de la série Freedom d'Eaton
• W+201K5CF : Eaton W+201K5CF Contactor 3 Pole contactor with a current rating of 270 Amps and a voltage rating of 600V
• XTCF200G00T : Contacteur magnétique EATON IEC : non réversible, 4 pôles, 115 A, bobine 24V AC, cadre G

Siemens AG

Leader mondial de l'ingénierie électrique et de l'automatisation, Siemens propose une gamme complète de contacteurs de haute qualité, y compris des types CA et CC, conçus pour diverses applications industrielles, en mettant l'accent sur l'efficacité énergétique, la fiabilité et les solutions innovantes en matière de distribution d'énergie et de systèmes de contrôle.

Modèles recommandés :

• 3RT20181BB41 : Contacteur magnétique SIEMENS IEC : non réversible, 3 pôles, 16 A, bobine 24V DC, 1NO, châssis S00
• LEN00C003120B : Contacteur Siemens Classe LE 3 pôles 3 phases 600V 30A 120V bobine
• 3RT2027-1AK60 : Contacteur FURNAS SIEMENS, 120V, 3 pôles : Convient à Furnas Siemens, 3RT2027-1AK60

Conclusion

Les contacteurs jouent un rôle crucial dans les systèmes électriques modernes, car ils constituent l'épine dorsale du contrôle et de la distribution de l'énergie. Qu'ils soient à courant alternatif ou continu, ces dispositifs offrent des avantages uniques adaptés à différentes applications. Comprendre les distinctions entre les contacteurs à courant alternatif et à courant continu, savoir comment sélectionner celui qui convient à vos besoins et être capable de les tester et de les entretenir correctement sont des compétences essentielles pour les professionnels de l'électricité.

Au fur et à mesure que la technologie progresse, des marques comme VIOX Electric, EATON et Siemens continuent d'innover, offrant des solutions de contacteurs plus efficaces, plus fiables et plus polyvalentes. En restant informés des derniers développements et des meilleures pratiques en matière de technologie des contacteurs, les ingénieurs et les techniciens peuvent garantir des systèmes électriques plus sûrs et plus efficaces dans diverses industries.