Commutateur de transfert automatique (CTA) de classe PC vs. de classe CB : différences et guide de sélection

Lorsqu'une panne de courant survient dans un centre de données, un hôpital ou une installation industrielle, le commutateur de transfert automatique (CTA) devient le gardien silencieux entre un temps d'arrêt catastrophique et une continuité transparente. En quelques millisecondes à quelques secondes, ce dispositif essentiel doit détecter la panne, évaluer la disponibilité du générateur de secours et transférer les charges électriques, transportant souvent des centaines d'ampères, sans endommager les équipements sensibles ni interrompre les systèmes de sécurité des personnes.

Pourtant, la spécification d'un CTA implique plus que la simple sélection d'un calibre de courant et d'une tension. Deux classifications fondamentales, la classe PC (Programmed Control) et la classe CB (Circuit Breaker), définissent la manière dont le commutateur gère les défauts, les charges qu'il peut protéger et sa place dans la hiérarchie de la distribution électrique. La distinction n'est ni arbitraire ni purement académique : un CTA de classe PC installé là où une protection contre les défauts est requise rend le système vulnérable ; une unité de classe CB spécifiée là où la vitesse de transfert rapide est primordiale peut introduire des coûts et une complexité inutiles.

Pour les ingénieurs électriciens qui conçoivent des systèmes d'alimentation critiques, les gestionnaires d'installations responsables de l'infrastructure de secours d'urgence et les entrepreneurs qui installent des commutateurs de transfert, il est essentiel de comprendre la différence entre la classe PC et la classe CB. Ce guide explique les différences techniques entre ces classifications de CTA, décrypte les normes applicables (UL 1008 et IEC 60947-6-1) et fournit des critères de sélection pratiques pour faire correspondre la classe de CTA aux applications réelles dans les centres de données, les hôpitaux, les bâtiments commerciaux et les installations industrielles.

Qu'est-ce qu'un commutateur de transfert automatique ?

Un commutateur de transfert automatique (CTA) est un dispositif de commutation électrique autonome qui surveille la disponibilité de deux sources d'alimentation indépendantes et transfère automatiquement les charges électriques d'une source à l'autre lorsque la source principale tombe en panne ou sort des paramètres de tension/fréquence acceptables. Dans la plupart des installations, le CTA commute entre l'alimentation du réseau (source normale) et un générateur de secours sur site (source de secours), mais il peut également commuter entre deux alimentations du réseau, des systèmes d'alimentation sans interruption (ASI) ou d'autres configurations d'alimentation.

Le rôle fondamental d'un CTA est triple : surveillance continue des deux sources d'alimentation pour la tension, la fréquence et l'intégrité de la phase ; détection automatique de la défaillance ou de la dégradation de la source au-delà des seuils prédéfinis ; et transfert rapide et sûr des charges connectées à la source alternative sans créer de conditions dangereuses ni endommager l'équipement.

Contrairement aux commutateurs de transfert manuels qui nécessitent une intervention humaine, un CTA fonctionne de manière autonome sur la base d'une logique programmée et d'entrées de détection. Lorsque la tension du réseau tombe en dessous de 85 à 90 % de la valeur nominale ou dépasse 110 %, le contrôleur du CTA lance une séquence de transfert : il signale au générateur de démarrer, attend que la tension et la fréquence du générateur se stabilisent dans des limites acceptables (généralement 10 à 30 secondes), ouvre le contacteur ou le disjoncteur du réseau, attend pendant un bref intervalle de transition ouverte pour éviter le retour de courant ou la connexion hors phase, puis ferme le contacteur du générateur pour rétablir l'alimentation.

Lorsque l'alimentation du réseau revient et se stabilise, le CTA exécute une séquence de retransfert, généralement avec un délai intentionnel (souvent de 5 à 30 minutes) pour éviter les transferts intempestifs dus à un rétablissement momentané du réseau, en rebasculant les charges vers le réseau et en signalant au générateur de s'arrêter.

Ce fonctionnement automatique est essentiel dans les installations où le temps de réponse humain est inacceptable : salles d'opération d'hôpitaux, charges de serveurs de centres de données, équipements de télécommunications, systèmes de contrôle de processus industriels, pompes à incendie et autres applications de sécurité des personnes ou critiques. Le CTA assure la continuité de l'alimentation en quelques secondes, bien avant que le personnel de l'installation ne puisse intervenir manuellement.

Comprendre les normes relatives aux CTA : UL 1008 et IEC 60947-6-1

Les commutateurs de transfert automatiques sont régis par deux normes principales qui définissent les exigences de sécurité, les essais de performance et les systèmes de classification : UL 1008 en Amérique du Nord et CEI 60947-6-1 à l'échelle internationale.

UL 1008 : Équipement de commutateur de transfert

UL 1008 est la norme américaine/canadienne publiée par Underwriters Laboratories pour les commutateurs de transfert automatiques, manuels et à isolation de dérivation d'une intensité nominale allant jusqu'à 10 000 ampères. La norme établit des exigences d'essai rigoureuses couvrant l'endurance électrique (10 000 cycles de transfert sous charge nominale), les limites d'élévation de température, la rigidité diélectrique et, plus important encore, le courant de court-circuit admissible et les valeurs de fermeture (WCR).

Le WCR définit le courant de défaut maximal que le CTA peut supporter en toute sécurité lorsqu'il est fermé sur un court-circuit, et le courant de défaut qu'il peut fermer sans créer de condition dangereuse. La norme UL 1008 exige que chaque CTA répertorié porte une valeur WCR étiquetée, qui peut être exprimée de deux manières :

• Valeur nominale basée sur le temps: Le CTA peut supporter un courant de défaut spécifié (par exemple, 65 kA) pendant une durée définie (généralement 3 cycles ou ~50 millisecondes à 60 Hz), à condition que le dispositif de protection en amont élimine le défaut dans ce délai.
• Valeur nominale spécifique au dispositif: Le CTA est testé avec des disjoncteurs ou des fusibles spécifiques en amont ; lorsqu'il est installé avec l'un de ces dispositifs répertoriés, le CTA atteint un WCR plus élevé que la valeur nominale basée sur le temps seule.

Les valeurs nominales spécifiques aux dispositifs sont généralement plus élevées, car la plupart des disjoncteurs éliminent les défauts plus rapidement que 3 cycles dans des conditions d'essai réelles. Cela permet d'utiliser des châssis de CTA plus petits lorsque le dispositif de protection en amont est connu et répertorié, ce qui réduit les coûts et l'encombrement de l'installation. La 7e édition de la norme UL 1008 (révision actuelle) a renforcé les exigences relatives à l'ajout de disjoncteurs aux tableaux de dispositifs spécifiques, en exigeant une comparaison avec les temps de déclenchement réels des essais de court-circuit UL plutôt qu'avec les temps de déclenchement maximaux publiés par les fabricants.

Pour la conformité de l'installation, le courant de défaut disponible aux bornes d'entrée du CTA ne doit pas dépasser le WCR étiqueté du CTA, et si une valeur nominale basée sur le temps est utilisée, l'ingénieur doit vérifier que le dispositif en amont sélectionné élimine les défauts plus rapidement que la durée nominale à ce niveau de courant.

IEC 60947-6-1 : Équipement de commutation de transfert (TSE)

CEI 60947-6-1 est la norme internationale pour les équipements de commutation de transfert (TSE) d'une tension nominale allant jusqu'à 1 000 V CA ou 1 500 V CC. Alors que la norme UL 1008 se concentre sur la sécurité et la résistance aux défauts grâce à la coordination du WCR, la norme IEC 60947-6-1 introduit un système de classification fonctionnelle basé sur la capacité de gestion des courts-circuits du CTA :

• Classe PC (de la norme IEC 60947-3, interrupteurs et sectionneurs) : TSE conçu pour établir et supporter les courants de court-circuit, mais pas pour les interrompre . Les dispositifs de classe PC s'appuient sur un dispositif de protection contre les courts-circuits (SCPD) en amont pour interrompre les courants de défaut.
• Classe CB (de la norme IEC 60947-2, disjoncteurs) : TSE conçu pour établir, supporter et interrompre les courants de court-circuit. Les dispositifs de classe CB intègrent leurs propres déclencheurs de protection contre les surintensités et peuvent interrompre les défauts de manière indépendante.
• Classe CC (de la norme IEC 60947-4-1, contacteurs) : Similaire à la classe PC ; basé sur des contacteurs verrouillés, peut établir et supporter mais pas interrompre les courants de court-circuit.

Ces classifications CEI décrivent le mécanisme de commutation interne et la philosophie de protection. En pratique, de nombreux fabricants utilisent la terminologie “ classe PC ” et “ classe CB ” même pour les produits répertoriés UL 1008 en Amérique du Nord, car la distinction de mécanisme (basé sur un contacteur ou sur un disjoncteur) s'aligne sur les définitions CEI. Toutefois, il est important de noter que la nomenclature PC/CB elle-même n'est pas une étiquette formelle UL 1008 : l'exigence UL essentielle est la valeur nominale WCR et sa coordination avec les dispositifs de protection en amont.

Pour les ingénieurs qui spécifient l'équipement CTA, les deux normes sont importantes : la liste UL 1008 et la coordination WCR garantissent la conformité au code et la sécurité en Amérique du Nord, tandis que la compréhension des classifications CEI 60947-6-1 PC/CB clarifie le mécanisme sous-jacent et aide à prévoir les caractéristiques de fonctionnement telles que la vitesse de transfert, la compatibilité de la charge et les exigences de coordination de la protection.

CTA de classe PC (Programmed Control)

Classe PC les commutateurs de transfert automatiques sont des dispositifs de transfert de charge dédiés construits autour de contacteurs, d'interrupteurs motorisés ou de mécanismes de commutation. La désignation “ PC ” provient de la norme IEC 60947-6-1 et est parfois étendue en “ Power Control ” ou “ Programmed Control ”, bien que la définition formelle de la CEI la lie aux exigences de la norme IEC 60947-3 pour les interrupteurs et les sectionneurs. La caractéristique déterminante : les CTA de classe PC peuvent établir et supporter supporter les courants de court-circuit, mais ne sont pas conçus pour les interrompre .

Mécanisme interne et fonctionnement

Un CTA de classe PC utilise généralement deux contacteurs robustes, des dispositifs de commutation électromagnétiques avec des contacts en alliage d'argent conçus pour une capacité de courant élevée et une longue durée de vie mécanique. Ces contacteurs sont verrouillés électriquement et mécaniquement pour empêcher les deux sources d'être connectées simultanément (ce qui provoquerait un retour de courant ou une condition parallèle hors phase). Un seul mécanisme de commande ou un actionneur motorisé entraîne le transfert, ouvrant un contacteur avant de fermer l'autre dans une séquence de coupure avant fermeture (transition ouverte).

La conception du contacteur privilégie une commutation rapide et fiable. Les temps de transfert pour les CTA de classe PC sont généralement de 30 à 150 millisecondes, en fonction de la taille du contacteur et de la logique de commande. Cette vitesse les rend bien adaptés aux applications où une interruption momentanée de l'alimentation est acceptable, mais où un rétablissement rapide est essentiel, comme les alimentations de serveurs avec des condensateurs de maintien, les charges soutenues par des ASI ou les circuits de distribution non critiques.

Pas de protection intégrée contre les surintensités

La limitation essentielle des CTA de classe PC : ils n'offrent aucune protection contre les surcharges ou les courts-circuits. Si un défaut se produit en aval du CTA, les contacts du contacteur peuvent se fermer sur le courant de défaut et le supporter pendant la brève durée jusqu'à ce qu'un dispositif de protection en amont (disjoncteur ou fusible) élimine le défaut, mais le CTA lui-même ne peut pas interrompre le défaut.

Cela signifie que les CTA de classe PC doivent toujours être protégés par des dispositifs de protection contre les courts-circuits (SCPD) en amont. Le SCPD, généralement un disjoncteur à boîtier moulé (MCCB) ou un fusible, doit être coordonné avec la valeur nominale de résistance aux courts-circuits du CTA pour s'assurer qu'il élimine les défauts avant que les contacts du CTA ne soient endommagés. Pour les unités de classe PC répertoriées UL 1008, cette coordination est vérifiée par le biais de la valeur nominale WCR et des tableaux basés sur le temps ou sur des dispositifs spécifiques.

Compatibilité de la charge et applications

Étant donné que les CTA de classe PC ne disposent pas de protection thermique intégrée contre les surcharges, ils sont polyvalents pour une large gamme de types de charges :

• Transfert rapide pour les charges informatiques: Les panneaux de distribution des centres de données alimentant les racks de serveurs, les équipements de réseau et les systèmes de stockage bénéficient de temps de transfert inférieurs à 100 ms.
• Circuits de sous-distribution: Panneaux de dérivation dans les bâtiments commerciaux, les hôpitaux et les installations industrielles où la protection principale contre les surintensités est déjà assurée en amont.
• Charges mixtes et résistives: Circuits d'éclairage, commandes de CVC, prises de courant générales et autres charges non motorisées.
• Charges du moteur: Les CTA de classe PC peuvent supporter le courant d'appel de démarrage du moteur (généralement 6 à 8 fois le courant à pleine charge), car le MCCB ou le fusible en amont est dimensionné pour le service moteur, et non le CTA lui-même. Cela les rend adaptés aux circuits de pompes, de ventilateurs et de compresseurs.
• Projets sensibles aux coûts: Les unités de classe PC sont généralement 20 à 40 % moins chères que les ATS de classe CB équivalentes, ce qui les rend économiques pour les installations multi-panneaux.

La dépendance à la protection en amont offre également un avantage de sélectivité : si elle est correctement coordonnée, la protection contre les courts-circuits en amont peut être réglée pour permettre l'élimination des défauts en aval sans déclencher l'alimentation principale, améliorant ainsi la fiabilité du système.

Calibres de courant typiques et formes physiques

Les ATS de classe PC sont disponibles de 30 A à 4000 A, avec des tailles courantes de 100 A, 260 A, 400 A, 600 A, 800 A, 1200 A, 1600 A, 2000 A et 3000 A. Ils sont fabriqués en configurations à transition ouverte (coupure avant fermeture standard) et à transition fermée (fermeture avant coupure), les modèles à transition fermée étant utilisés lorsque la brève interruption de courant de la transition ouverte est inacceptable.

Critères de sélection pour la classe PC

Spécifiez les ATS de classe PC lorsque :

• Les disjoncteurs ou fusibles en amont assurent la protection contre les défauts et sont coordonnés avec le pouvoir de coupure en court-circuit (WCR) de l'ATS.
• Une vitesse de transfert rapide (50-150 ms) est priorisée.
• Les types de charges comprennent les équipements informatiques, l'éclairage, la distribution générale mixte ou les moteurs avec une protection en amont appropriée.
• Une coordination sélective avec les dispositifs en amont est souhaitée.
• L'optimisation des coûts est importante pour les installations multi-unités.
• L'application est conforme aux exigences de sous-distribution ou de circuit de dérivation.

Ne pas utiliser la classe PC lorsque l'ATS doit assurer sa propre interruption de défaut (par exemple, alimentation principale sans protection contre les courts-circuits en amont) ou lorsque les normes de code ou d'installation exigent une protection intégrée contre les surintensités dans le commutateur de transfert lui-même.

ATS de classe CB (disjoncteur)

Classe CB Les commutateurs de transfert automatiques sont construits autour de disjoncteurs et intègrent à la fois les fonctions de commutation et de protection contre les surintensités dans un seul appareil. La désignation “ CB ” provient de la norme CEI 60947-6-1 et est liée aux exigences de la norme CEI 60947-2 pour les disjoncteurs en boîtier moulé et les disjoncteurs de puissance. La caractéristique déterminante : les ATS de classe CB peuvent établir, supporter et interrompre interrompre les courants de court-circuit indépendamment, sans dépendre des dispositifs de protection en amont.

Mécanisme interne et fonctionnement

Un ATS de classe CB se compose de deux disjoncteurs en boîtier moulé (MCCB) ou de disjoncteurs à air (ACB) verrouillés mécaniquement et électriquement pour empêcher la connexion simultanée des deux sources. Chaque disjoncteur comprend des éléments de déclenchement thermique et magnétique contre les surintensités qui peuvent détecter et interrompre les conditions de surcharge et de court-circuit.

Le mécanisme de commutation est plus complexe que les contacteurs de classe PC. Lorsque le contrôleur ATS commande un transfert, un disjoncteur doit s'ouvrir (déclencher ou être forcé de s'ouvrir) et, après un bref intervalle de transition ouverte, le deuxième disjoncteur se ferme. Étant donné que les disjoncteurs sont conçus pour l'interruption de défaut plutôt que pour la fermeture/ouverture rapide en charge normale, les temps de transfert de classe CB sont généralement De 100 à 300 millisecondes—plus lents que les unités de classe PC, mais toujours acceptables pour la plupart des applications d'alimentation de secours.

Les ATS de classe CB à transition fermée existent également, mais sont moins courants en raison de la complexité de la mise en parallèle momentanée de deux disjoncteurs ; les commutateurs de transfert statiques (dispositifs à semi-conducteurs sans pièces mobiles) sont souvent préférés lorsque le transfert de sous-cycle est requis.

Protection intégrée contre les surintensités

L'avantage clé des ATS de classe CB : chaque disjoncteur fournit sa propre protection thermique contre les surcharges et magnétique contre les courts-circuits. Si un défaut se produit en aval de l'ATS, ou si la charge dépasse le réglage de déclenchement du disjoncteur, le disjoncteur s'ouvrira automatiquement pour éliminer le défaut, indépendamment de tout dispositif en amont.

Cette protection autonome rend les ATS de classe CB adaptés à les alimentations principales où aucun dispositif de protection en amont n'existe entre l'entrée de service public et l'ATS, ou lorsque les codes d'installation exigent une protection dédiée contre les surintensités au point de transfert. Dans les systèmes électriques essentiels des hôpitaux (NFPA 99) et autres applications de sécurité des personnes, les ATS de classe CB offrent une couche supplémentaire de fiabilité, car ils ne dépendent pas de la coordination avec les dispositifs en amont.

Pour la conformité à la norme UL 1008, les ATS de classe CB ont des pouvoirs de coupure en court-circuit (WCR) tout comme la classe PC, mais les valeurs nominales sont souvent plus élevées, car les disjoncteurs intégrés peuvent interrompre rapidement les défauts, ce qui permet au mécanisme ATS de résister à des courants de défaut prospectifs plus élevés. De plus, les unités de classe CB peuvent avoir des pouvoirs de tenue de courte durée destinés à se coordonner avec les relais de protection en amont ou les retards intentionnels dans les schémas de coordination sélective.

Compatibilité de la charge et applications

Les ATS de classe CB sont conçus pour les applications critiques où une protection intégrée et une capacité d'élimination des défauts autonome sont essentielles :

• Alimentations principales: ATS principal à l'entrée de service public ou à la sortie du générateur, alimentant l'ensemble des systèmes de distribution des installations dans les hôpitaux, les centres de données et les usines industrielles.
• Charges d'infrastructure critiques: Pompes à incendie, circuits de sécurité des personnes, éclairage de secours et alimentation des salles d'opération des hôpitaux où les normes NFPA 110 et NFPA 99 exigent une protection indépendante.
• Environnements à courant de défaut élevé: Emplacements proches des transformateurs ou des sorties de générateur où les courants de court-circuit prospectifs dépassent ce que la coordination en amont seule peut gérer en toute sécurité.
• Alimentation des ascenseurs et escaliers mécaniques: Lorsque le code exige une protection dédiée contre les surintensités pour les équipements de transport vertical.
• Installations nécessitant une protection redondante: Lorsque la philosophie de conception du système prévoit plusieurs couches de protection contre les surintensités afin de minimiser les points de défaillance uniques.

Étant donné que les disjoncteurs intégrés assurent une protection contre les surcharges, les ATS de classe CB conviennent également aux charges de moteur, bien que le temps de transfert plus lent (par rapport à la classe PC) puisse entraîner la décélération de certains équipements entraînés par moteur et nécessiter un redémarrage après le transfert.

Calibres de courant typiques et formes physiques

Les ATS de classe CB sont disponibles de 100 A à 4000 A, avec des calibres courants de 225 A, 400 A, 600 A, 800 A, 1200 A, 1600 A, 2500 A, 3200 A et 4000 A. Ils sont physiquement plus grands et plus lourds que les unités de classe PC équivalentes en raison des mécanismes de disjoncteur et des chambres d'interruption d'arc. Les boîtiers sont généralement NEMA 1 pour les installations intérieures, avec des options NEMA 3R ou NEMA 4/4X pour les environnements extérieurs ou difficiles.

Critères de sélection pour la classe CB

Spécifiez les ATS de classe CB lorsque :

• L'ATS est installé à l'arrivée principale sans dispositif de protection en amont.
• Les normes de code ou d'installation (NFPA 110, NFPA 99, NEC Article 700/701/702) exigent une protection intégrée contre les surintensités au point de transfert.
• Les charges critiques (pompes à incendie, alimentations de sécurité des personnes dans les hôpitaux, ascenseurs) exigent une capacité d'élimination des défauts indépendante.
• Les courants de défaut élevés ou les schémas de coordination sélective complexes nécessitent des pouvoirs de tenue de courte durée.
• La philosophie de conception du système met l'accent sur les couches de protection redondantes.
• L'application justifie le coût supplémentaire (généralement 30 à 50 % plus élevé que la classe PC) pour la protection intégrée.

Ne pas utiliser la classe CB lorsque la vitesse de transfert est critique (utiliser des ATS de classe PC ou des commutateurs de transfert statiques pour un transfert <100 ms), ou lorsque les disjoncteurs en amont assurent déjà une protection et une sélectivité adéquates (la classe PC offre une meilleure économie et une meilleure vitesse dans ces scénarios).

Principales différences techniques : Classe PC vs CB

Le choix entre les ATS de classe PC et CB dépend de plusieurs distinctions techniques qui ont un impact direct sur la conception du système, le coût et les performances opérationnelles.

Mécanisme de commutation et construction interne

Fonctionnalité	Classe PC	Classe CB
Composant principal	Contacteurs ou commutateurs motorisés	Disjoncteurs en boîtier moulé ou disjoncteurs à air
Complexité du mécanisme	Contacts électromagnétiques ou motorisés simples	Mécanisme de déclenchement du disjoncteur avec éléments thermiques/magnétiques
Taille Physique	Compact ; encombrement réduit pour un calibre équivalent	Plus grand en raison des mécanismes de disjoncteur et des chambres d'arc
Poids	Plus léger (20-40% de moins que la classe CB)	Plus lourd en raison de la construction du disjoncteur

Protection et gestion des défauts

Fonctionnalité	Classe PC	Classe CB
Protection contre les surintensités	Aucun ; repose entièrement sur les dispositifs de protection contre les courts-circuits (SCPD) en amont	Protection thermique intégrée contre les surcharges et protection magnétique contre les courts-circuits
Interruption de défaut	Ne peut pas interrompre les courants de court-circuit	Peut interrompre indépendamment les courants de court-circuit
Coordination WCR	Nécessite une coordination avec les disjoncteurs/fusibles en amont	Indices WCR plus élevés grâce à la capacité de coupure intégrée
Philosophie de protection	Dépend de la coordination au niveau du système	Autosuffisant ; protection autonome

Caractéristiques de performance

Fonctionnalité	Classe PC	Classe CB
Vitesse de transfert	30-150 millisecondes (rapide)	100-300 millisecondes (modéré)
Endurance électrique	100 000+ opérations typiques	10 000-50 000 opérations (dépendant du disjoncteur)
Compatibilité de charge	Tous les types de charge (avec protection en amont)	Tous les types de charge ; les charges de moteur peuvent nécessiter un redémarrage
Démarrage du moteur	Gère l'appel de courant via le dimensionnement du SCPD en amont	Le disjoncteur intégré doit être dimensionné pour l'appel de courant

Application et installation

Fonctionnalité	Classe PC	Classe CB
Installation typique	Panneaux de sous-distribution, circuits de dérivation	Alimentations principales entrantes, infrastructures critiques
Protection en amont	Obligatoire	Facultatif (peut être autonome)
Exigences du code	Convient lorsque le SCPD en amont est présent	Requis lorsque l'ATS doit fournir une protection indépendante
Sélectivité	Meilleure sélectivité via la coordination en amont	Protection au point de transfert ; peut limiter la sélectivité en amont

Coût et facteurs économiques

Fonctionnalité	Classe PC	Classe CB
Coût de l'équipement	Inférieur (de base)	30-50% plus élevé que la classe PC équivalente
Coût de l'installation	Inférieur ; câblage plus simple	Supérieur ; boîtiers et montage plus grands
Maintenance	Minimal ; inspection/remplacement du contacteur	Essais et étalonnage du disjoncteur requis
Projets multi-unités	Économique pour plusieurs panneaux	Coût total plus élevé pour les systèmes multi-panneaux

Conséquences d'une mauvaise application

L'utilisation de la mauvaise classe d'ATS crée des modes de défaillance prévisibles :

• Classe PC sur l'alimentation principale entrante sans SCPD en amont: L'ATS ne peut pas éliminer les défauts. Lors d'un court-circuit, le contacteur se fermera sur le défaut et restera fermé, s'appuyant sur la protection du réseau ou du générateur, qui peut ne pas se coordonner correctement, causant des dommages à l'équipement ou un risque d'incendie.
• Classe CB où le transfert rapide est essentiel: Un temps de transfert plus lent (100-300 ms) peut dépasser le temps de maintien de l'équipement informatique sensible, entraînant des réinitialisations de serveur ou une perte de données. Les commutateurs de transfert statiques ou les ATS de classe PC sont mieux adaptés.
• Classe PC sans coordination WCR appropriée: Si le SCPD en amont est sous-dimensionné ou trop lent, les courants de défaut peuvent dépasser la capacité de résistance de l'ATS, soudant les contacts ou causant une défaillance catastrophique.
• Classe CB dans les schémas de coordination sélective sans considération: Les disjoncteurs intégrés ajoutent une autre couche de protection qui doit être coordonnée avec les dispositifs en amont et en aval ; une coordination incorrecte peut provoquer des déclenchements intempestifs ou une perte de sélectivité.

Guide d'application : Centres de données, hôpitaux et installations industrielles

Différents types d'installations imposent des exigences distinctes aux commutateurs de transfert automatiques. Comprendre ces besoins spécifiques à l'application permet de clarifier quand la classe PC ou CB est le bon choix.

Centres de données et installations informatiques

Principales préoccupations: Temps de disponibilité maximal (disponibilité de 99,99% et plus), transfert rapide pour minimiser les perturbations du serveur, coordination sélective pour isoler les défauts sans défaillances en cascade.

Architecture typique de l'ATS:

• Alimentation principale entrante: Utilise souvent ATS de classe CB (400A-4000A) à la jonction réseau/générateur alimentant l'ensemble de l'installation. Fournit une protection indépendante et des indices WCR élevés pour les courants de défaut massifs à proximité de l'entrée de service.
• Distribution aux charges informatiques: ATS de classe PC (100A-600A) au niveau du PDU (unité de distribution d'énergie) ou de la rangée. Un transfert rapide (50-100 ms) maintient les serveurs en ligne grâce à leurs condensateurs de maintien, et les MCCB en amont assurent la coordination des défauts et la sélectivité.
• Commutateurs de transfert statiques (STS): Pour les centres de données de niveau III/IV, des STS statiques avec un temps de transfert <5ms sont utilisés entre les sorties de deux ASI pour éviter toute interruption de la charge informatique. Il s'agit techniquement d'une classe d'appareils différente, mais ils servent des objectifs de redondance similaires.

Hôpitaux et établissements de santé

Principales préoccupations: Conformité aux normes de sécurité des personnes (NFPA 99, NFPA 110), restauration de l'alimentation en 10 secondes pour les branches critiques, protection indépendante pour les systèmes électriques essentiels, maintenabilité sans interruption de service.

Architecture typique de l'ATS:

• Arrivée principale du service au système électrique essentiel (EES): ATS de classe CB (800A-3000A) est standard. NFPA 99 exige que l'EES soit capable de fonctionner de manière indépendante, et la classe CB fournit la protection intégrée requise. Ce ATS alimente les branches de sécurité des personnes, critiques et d'équipement.
• Branche de sécurité des personnes (éclairage de sortie, alarmes incendie, éclairage d'évacuation) : Dédié ATS de classe CB (100A-400A) assure une protection indépendante pour les circuits prescrits par le code qui doivent rester alimentés pendant les urgences.
• Branche critique (blocs opératoires, USI, service des urgences) : ATS de classe CB ou de classe PC selon la conception de l'établissement. La classe PC à transition fermée est courante pour l'alimentation des blocs opératoires afin d'éviter toute interruption de l'équipement de survie ; la coordination en amont est soigneusement conçue pour répondre aux exigences de sélectivité de la NFPA.
• Branche d'équipement (CVC, ascenseurs, charges non critiques) : ATS de classe PC (200A-800A) est économique et fournit un transfert rapide pour les systèmes moins critiques où la protection en amont est acceptable.

Bâtiments commerciaux

Principales préoccupations: Conformité aux codes pour les systèmes d'urgence/de secours (NEC Article 700/701/702), rentabilité, maintenabilité, protection adéquate pour les pompes à incendie et l'éclairage d'évacuation.

Architecture typique de l'ATS:

• Arrivée principale du bâtiment: Peut utiliser ATS de classe CB (600A-2000A) si l'ATS est à l'entrée de service sans protection en amont, ou Classe PC s'il est situé en aval du sectionneur principal.
• Pompe à incendie: L'article 695 du NEC exige une protection dédiée contre les surintensités ; ATS de classe CB (100A-400A) est typique pour garantir que le circuit de la pompe à incendie a une capacité de coupure de défaut indépendante.
• Éclairage d'urgence/d'évacuation: ATS de classe PC (30A-100A) est économique et conforme au code lorsque les disjoncteurs en amont assurent la protection.
• CVC et charges générales de secours: ATS de classe PC pour l'efficacité des coûts et le transfert rapide.

Installations industrielles et fabrication

Principales préoccupations: Continuité du processus, gestion de la charge du moteur, courants de défaut élevés à proximité des transformateurs, coordination sélective pour éviter les temps d'arrêt de la production, construction robuste pour les environnements difficiles.

Architecture typique de l'ATS:

• Arrivée principale de l'usine: ATS de classe CB (1200A-4000A) au secondaire du transformateur ou au point de raccordement du générateur, offrant des valeurs nominales WCR élevées et une protection indépendante pour les emplacements à défaut élevé.
• Contrôle de processus et alimentation PLC: ATS de classe PC (60A-200A) avec transfert rapide pour maintenir les systèmes de contrôle en ligne et éviter l'interruption du processus.
• Charges du moteur (pompes, compresseurs, convoyeurs) : ATS de classe PC dimensionné pour le courant d'appel de démarrage du moteur, avec des MCCB en amont assurant une protection contre les surcharges et les courts-circuits. Le transfert peut entraîner la décélération du moteur et nécessiter un redémarrage, ce qui est acceptable dans la plupart des applications industrielles.

Guide de sélection pratique : Choisir entre la classe PC et la classe CB

Étape 1 : Déterminer l'emplacement de l'installation et le contexte de protection

L'ATS est-il à l'entrée de service principale sans dispositif de protection en amont ?

• Oui → Classe CB requise. Sans protection en amont, l'ATS doit fournir sa propre capacité de coupure de défaut.
• Pas de (L'ATS est en aval du sectionneur principal ou du disjoncteur d'alimentation) → La classe PC est possible ; passez à l'étape 2.

Étape 2 : Identifier les exigences du code et de l'installation

Les codes applicables (NFPA 99, NFPA 110, NEC Article 695, exigences locales de l'AHJ) exigent-ils une protection intégrée contre les surintensités au point de transfert ?

• Oui (EES des hôpitaux, pompes à incendie, branches de sécurité des personnes) → Classe CB requise.
• Pas de → Passez à l'étape 3.

Étape 3 : Calculer le courant de défaut et vérifier la coordination WCR

1. Déterminer le courant de défaut disponible aux bornes de ligne de l'ATS.
2. Identifier le dispositif de protection en amont (MCCB, fusible ou ATS en amont).
3. Pour les candidats de classe PC : Vérifiez que le dispositif en amont est répertorié dans les tableaux WCR spécifiques à l'appareil de l'ATS, ou confirmez qu'il coupe les défauts plus rapidement que la durée WCR basée sur le temps de l'ATS.
4. Pour les candidats de classe CB : Vérifiez que le WCR étiqueté de l'ATS dépasse le courant de défaut disponible.

Si la coordination WCR ne peut pas être réalisée avec la classe PC → Utilisez la classe CB (valeurs nominales WCR plus élevées généralement disponibles).

Étape 4 : Évaluer les exigences de vitesse de transfert

La charge nécessite-t-elle un transfert plus rapide que 100 millisecondes ?

• Oui (alimentation du serveur avec maintien limité, systèmes de contrôle de processus, équipement informatique) → Classe PC (transfert de 30 à 150 ms) ou commutateurs de transfert statiques (<5 ms).
• Pas de (distribution générale, charges de moteur, éclairage) → Les classes PC et CB sont acceptables.

Étape 5 : Évaluer le type de charge et les besoins opérationnels

• Charges informatiques sensibles, transfert rapide critique → Classe PC
• Charges de moteur avec redémarrage acceptable après le transfert → Classe PC (économique avec SCPD en amont)
• Charges mixtes nécessitant une protection indépendante → Classe CB
• Équipement à courant d'appel élevé (gros moteurs, transformateurs) → Classe PC (coordination plus facile via le dimensionnement des dispositifs de protection en amont)

Étape 6 : Tenir compte des facteurs économiques et de conception du système

• Installations multi-panneaux ou projets sensibles aux coûts ? → La classe PC offre des économies de coûts de 20 à 40 % par unité.
• ATS critique unique, ou le budget est secondaire par rapport à la robustesse de la protection ? → La classe CB offre une couche de protection supplémentaire.
• Philosophie de coordination sélective ? → La classe PC permet une meilleure coordination en amont ; la classe CB offre une protection indépendante au point de transfert.

Conclusion

La distinction entre les inverseurs de source automatiques de classe PC et de classe CB n'est ni arbitraire ni une simple question de préférence : elle définit la philosophie de protection fondamentale, le mécanisme de commutation et les caractéristiques de fonctionnement de l'appareil. Les inverseurs de source automatiques de classe PC, construits autour de contacteurs ou d'interrupteurs motorisés, assurent un transfert de charge rapide et économique, mais dépendent entièrement des dispositifs de protection en amont pour l'élimination des défauts. Les inverseurs de source automatiques de classe CB, construits à partir de disjoncteurs, intègrent la protection contre les surintensités et l'interruption des défauts dans l'inverseur lui-même, ce qui les rend adaptés aux alimentations principales et aux applications où une protection indépendante est obligatoire ou préférée.

Pour les ingénieurs électriciens qui conçoivent des systèmes d'alimentation critiques, la décision dépend de l'emplacement de l'installation, des exigences du code, de la coordination du courant de défaut, des besoins en matière de vitesse de transfert et des considérations économiques. Les services d'arrivée principaux sans protection en amont exigent la classe CB ; les panneaux de sous-distribution avec des charges informatiques à transfert rapide privilégient la classe PC. Les hôpitaux et les circuits de sécurité des personnes exigent souvent la classe CB pour la conformité au code ; les PDU des centres de données privilégient la classe PC pour la vitesse et la sélectivité. La compréhension des classifications CEI 60947-6-1 et du cadre de coordination UL 1008 WCR permet aux ingénieurs de faire des choix éclairés qui équilibrent la protection, la performance et le coût.

VIOX Electric fabrique des inverseurs de source automatiques conçus selon les normes UL 1008 et CEI 60947-6-1 dans les configurations de classe PC et CB, avec des courants nominaux de 30 A à 4000 A pour les centres de données, les hôpitaux, les bâtiments commerciaux et les installations industrielles. Pour obtenir des conseils sur les spécifications, des études de coordination WCR ou une consultation technique sur vos besoins en matière de commutation de transfert d'alimentation critique, contactez l'équipe d'ingénierie de VIOX.

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