Contacteur

Un contacteur peut être utilisé seul comme dispositif de commande de puissance, ou dans le cadre d’un démarreur. Les contacteurs sont utilisés dans des applications allant d’un simple interrupteur d’éclairage aux équipements industriels automatisés les plus complexes. Ils sont employés dans les équipements électriques fréquemment mis sous tension et hors tension (ouverture et fermeture du circuit), tels que les éclairages, les appareils de chauffage et les moteurs. La fonction du contacteur est toujours la même : établir et couper toutes les lignes d’alimentation électrique vers une charge ou, selon la définition de la NEMA, établir et interrompre de manière répétée un circuit de puissance électrique.

De nombreux modèles ont influencé l’évolution globale du contacteur. En raison des évolutions naturelles de l’industrie et, en grande partie, des nouvelles pratiques et réglementations en matière de sécurité, le contacteur a connu deux étapes clés dans son histoire :

• Interrupteurs à lame - Le premier dispositif permettant de démarrer et d’arrêter les moteurs électriques était un simple interrupteur à lame. Il s’agissait d’un levier qui faisait tomber une lame métallique sur un contact afin de fermer le circuit électrique. À la fin du XIXe siècle, « actionner l’interrupteur » signifiait qu’il fallait se tenir à côté de l’interrupteur à lame et le mettre à niveau pour le fermer. Les ingénieurs ont découvert que les contacts s’usaient rapidement, car les opérateurs ne pouvaient pas ouvrir et fermer l’interrupteur suffisamment vite pour éviter les arcs électriques, qui creusaient les contacts en cuivre tendre et les rendaient plus sensibles à la saleté et à l’humidité.
  
  Les interrupteurs à lame étaient largement utilisés aux débuts des contacts électriques (premiers contacteurs). À la fin du XIXe siècle, l’expression « actionner l’interrupteur » a été forgée en référence à l’interrupteur à lame.
  Plus important encore, à mesure que les moteurs devenaient plus puissants, les courants nécessaires à leur fonctionnement devaient également être plus élevés, ce qui posait un grave problème de sécurité. Il était physiquement dangereux de manipuler l’interrupteur. Des améliorations mécaniques ont été apportées, mais en raison de leur fonctionnement dangereux et de la courte durée de vie de leurs contacts, les interrupteurs à lame sont restés dans une impasse technologique.

• Commande manuelle - Le dispositif de commande manuel a constitué l’étape suivante de l’évolution, offrant plusieurs nouvelles fonctionnalités importantes :
  
  
  1. L’unité est protégée et non exposée
  2. Des contacts à double rupture sont utilisés au lieu de contacts à simple rupture
  3. L’unité est physiquement plus petite
  4. L’unité est beaucoup plus sûre à utiliser
  
  Les contacts à double rupture ouvrent le circuit simultanément en deux points. Répartir la connexion sur deux jeux de contacts permet de commander un courant plus élevé dans un espace plus restreint qu’avec un contact à simple rupture. De plus, le mécanisme de liaison mécanique ouvre et ferme le circuit de manière constante, préservant ainsi le métal d’une partie des arcs électriques observés avec les interrupteurs à lame.
  Avec un dispositif de commande manuel, l’opérateur appuie sur un bouton ou actionne un interrupteur intégré à l’équipement électrique mis en marche. En d’autres termes, le bouton ou l’interrupteur est physiquement fixé au dispositif de commande lui-même et n’est pas actionné à distance. Lorsqu’un opérateur active un dispositif de commande manuel, le circuit de puissance est mis sous tension, acheminant ainsi l’électricité vers la charge.

• Contacteurs magnétiques - Les ingénieurs ont fini par faire une percée avec le contacteur magnétique. Un contacteur magnétique est actionné électromécaniquement sans intervention manuelle. Cela signifie qu’il peut être commandé à distance, sans qu’il soit nécessaire de placer une personne dans un endroit potentiellement dangereux. Les contacteurs magnétiques utilisent un faible courant de commande pour ouvrir et fermer le circuit.

Les matériaux utilisés pour fabriquer les contacts ou les contacteurs dépendent généralement du type d’environnement dans lequel ils seront utilisés. Les matériaux de contact courants sont l’argent fin, l’argent de monnaie, l’oxyde de cadmium argenté et les métaux nobles. En plus de ces matériaux, des finitions spéciales des contacts peuvent être nécessaires pour certaines applications. Par exemple, si un relais doit être utilisé dans une atmosphère légèrement corrosive, les contacteurs doivent être dotés d’un revêtement de conversion au chromate.

Il existe différentes classifications de contacteurs utilisés pour de nombreuses applications variées. Deux des principales classifications des composants de commande de moteurs sont celles de la Commission électrotechnique internationale (CEI) et de l’Association nationale des fabricants d’appareils électriques (NEMA). Les différences entre les composants classés CEI et NEMA reflètent leur taille, leur vitesse, leur fonctionnalité et leur puissance. La CEI et la NEMA classent également leurs composants selon des philosophies différentes. Les contacteurs nord-américains (NEMA) à usage général pour machines-outils mettent généralement l’accent sur la simplicité d’application, tandis que la philosophie européenne de classement (CEI) à usage défini met l’accent sur une conception adaptée au cycle de vie prévu de l’application. Dans l’ensemble, les contacteurs se répartissent entre ces deux classifications. Parmi les exemples figurent :

• CA à verrouillage mécanique - CEI
• CC à verrouillage mécanique - CEI
• CA avec inversion de sens - CEI
• CA sans inversion de sens - CEI
• CA avec inversion de sens - NEMA
• CA sans inversion de sens - NEMA

Un autre type de contacteur très répandu est le contacteur à usage défini . Les contacteurs à usage défini sont des dispositifs de commutation électriques actionnés électriquement, spécialement conçus pour l’industrie du chauffage, de la ventilation, de la climatisation et de la réfrigération (CVC). Ils sont commandés par un thermostat automatique ou par des interfaces à boutons-poussoirs manuels.

Les composants suivants peuvent être trouvés dans un contacteur :

1. Contacts mobiles
2. Contacts fixes
3. Armature
4. Ressort
5. Bobine
6. Cadre E

Le cadre E, lorsqu’il est alimenté par la bobine, devient un électroaimant. L’armature, associée au cadre E, est reliée à un jeu de contacts. L’armature est mobile, mais elle est maintenue par un ressort. Lorsque la bobine est alimentée, les contacts mobiles sont attirés vers les contacts fixes car l’armature est attirée vers le cadre E. Une fois que les deux jeux de contacts se rencontrent, la puissance peut circuler à travers le contacteur vers la charge. Lorsque la bobine n’est plus alimentée, le champ magnétique est rompu et le ressort écarte les deux jeux de contacts. Les contacteurs sont utilisés lorsqu’aucune protection contre les surcharges n’est nécessaire et à des niveaux de courant électrique plus faibles. Ils sont également actionnés électromécaniquement et utilisent un faible courant de commande pour ouvrir et fermer le circuit.

Applications des contacteurs

Les démarreurs magnétiques comprennent un contacteur comme composant essentiel, tout en assurant également une coupure de puissance, une protection contre la sous-tension et les surcharges. Les contacteurs électromagnétiques sont actionnés par des moyens électromécaniques. Ils établissent et coupent des circuits de puissance vers des charges telles que des fours électriques, des éclairages, des transformateurs, des condensateurs, des appareils de chauffage et, lorsque des relais de surcharge ou des protections intégrées sont utilisés, des moteurs. Les boutons-poussoirs et les interrupteurs sélecteurs, comme ceux d’un panneau de commande, sont utilisés dans des centaines d’industries manufacturières. Chaque bouton et interrupteur est relié à un contacteur pour établir ou couper à distance un circuit électrique. Ils sont utilisés dans des applications telles que les ascenseurs, les piscines, la transformation alimentaire, les pompes/compresseurs, l’éclairage, les palans et les grues, les chargeurs de batteries, les presses-libres, les distributeurs automatiques et les procédés agricoles.

Durée de vie des contacteurs.

L’arc électrique est l’un des principaux facteurs déterminant la durée de conservation d’un contacteur. L’arc entre les contacts produit une chaleur supplémentaire qui, au fil du temps, peut endommager les surfaces de contact.

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