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Circuits simples d’aéronefs – Appareillage de protection
Électricité pour aéronefs
© Andrei Radulescu 2002
Généralités
3-3 APPAREILLAGE DE PROTECTION
Contenu du chapitre
Rôle de l’appareillage de protection
Méthodes de protection
Éléments constitutifs
Types de dispositifs de protection
Fusibles
Limiteurs de courant
Disjoncteurs thermiques
Disjoncteurs magnétiques
Disjoncteurs magnéto-thermiques
Choix des systèmes de protection
Circuit de protection magnéto-thermique
Circuits simples d’aéronefs – Appareillage de protection
Électricité pour aéronefs
© Andrei Radulescu 2002
Généralités
La puissance maintenant utilisée à bord des aéronefs est en croissance continue Ce phénomène et aussi la mise à la masse du négatif nécessitent la protection de l'ensemble des consommateurs contre les dangers de cette énergie Un défaut d'origine électrique peut mettre hors service une bonne partie d'éléments vitaux de l'avion, ou bien devenir la source d'un incendie à bord Les défauts se manifestent principalement sous deux formes dans un circuit :
coupure du conducteur court - circuit (connexion accidentelle de deux conducteurs à des potentiels différents)
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Électricité pour aéronefs
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Généralités
Coupure
Causes
soudures / sertissages mal faits
Résultats
perte de contrôle de la servitude (plus de courant dans le circuit)
il n’y a pas une libération excessive d'énergie
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Électricité pour aéronefs
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Généralités
Court - circuit
Causes
entretien négligé du matériel
frottement des câbles du aux vibrations
pertes de propriétés des isolants (vieillissement)
connexions soudées/serties malfaites
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Généralités
Court - circuit
Résultats
augmentation sensible de l’intensité dans le circuit et dans le réseau
perte de contrôle du consommateur
chute de la tension du réseau si le court-circuit est permanent
perte de contrôle de la totalité du réseau
risque d'incendie combustion des isolants
projection de métal en fusion
étincelles
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Rôle de l’appareillage de protection
Vu que ce sont les courts-circuits qui produisent les plus grands dégâts, il faut réduire au minimum leurs conséquences par :
l’isolement rapide du circuit en défaut
la limitation des perturbations sur le reste du réseau
la réduction des risques d’incendie
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Méthodes de protection
La méthode de base consiste dans le contrôle de la surintensité (surcharge) au dessus de la valeur normale (nominale) du courant
Il y a aussi d’autres méthodes de protection qui sont basées sur le contrôle :
du sens du courant
du courant différentiel
du survoltage
du sous voltage
du déséquilibre des phases
Ces autres méthodes de protection sont plutôt inclues dans les unités de contrôle des systèmes de génération et distribution de l’énergie électrique
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Éléments constitutifs d’un dispositif de protection
Les deux éléments sont presque toujours groupés ensemble :
un élément détecteur de la surintensité
un élément d’ouverture du circuit
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Dispositifs de protection
Deux grandes catégories de dispositifs de protection sont présentement utilisées en aviation :
les fusibles
dispositifs de protection à unique utilisation (après le fonctionnement ils doivent être remplacés)
les disjoncteurs
dispositifs de protection à multiple utilisation (ils peuvent être réarmés après avoir ouvert le circuit qu’ils protègent)
Voir photos
Voir photo
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Fusibles (1)
L’élévation de température résultant d’un accroissement d’intensité engendre la fusion d’un fil d’alliage (Ag, Al, étain)
La fusion est limitée dans une enceinte réduite (faite d’un tube de verre / Bakélite / céramique), pour éviter la projection du métal en fusion
Le fil est en contact avec deux calottes métalliques qui connectent l’élément dans le circuit à protéger
Les fusibles doivent supporter l’intensité du courant en régime permanent et c’est cette valeur qui est indiqué sur les fusibles
Ils sont connectés en série avec les consommateurs qu’ils doivent protéger
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Fusibles (2)
Pour les fusibles à faibles valeurs (light-duty fuses) on utilise comme moyens d'emplacement des montures spéciales
Un couvercle vissé tien le fusible fixé dans le corps de la monture, et permet aussi le test du fusible à travers un petit trou
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Fusibles (3)
Les fusibles à grande valeur (heavy-duty fuses) sont aussi appelés fusibles rapides
Leur tube est rempli de silice ou poudre d'amiante ou quartz granulaire ou encore carbonate de calcium (craie) pour éviter toute dissipation thermique et l'effet explosive de l'arc électrique qui peut se constituer dans la rupture
À l'intérieur il y a plusieurs éléments fusibles identiques branchés en parallèle
Ils vont fusionner l'un après l'autre dans une séquence très rapide
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Fusibles (4)
Le temps de fusion dépends du rapport I/In et il est différent pour fusibles à faible valeur et fusibles rapides
I/In Fusibles rapidesTemps (sec)
Fusibles à faible valeurTemps (sec)
1.15
1.6 < 120 < 140
2 < 3 6 < t < 80
3 < 0.7 2 < t < 20
5 < 0.3 0.6 < t < 6
10 < 0.1 0.1 < t < 1
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Fusibles (5)
Les règlements de la FAA (FAR - Federal Air Regulation) stipulent que à bord de l'aéronef on doit trouver des fusibles disponibles pour remplacer ceux qui ont brûlé
Le nombre des fusibles disponibles doit être 50% du nombre total de chaque type ou un (lequel est plus grand)
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Limiteurs de courant
Sont destinés à limiter le courant à des valeurs prédéterminées
Ils sont en fait des fusibles lents (slow-blow fuses) et sont utilisés dans des circuits de grande puissance
Pour un temps limité ils vont supporter une valeur plus grande que la valeur inscrite
Ils sont faits d'une bande en cuivre enfermée dans une enceinte rectangulaire en céramique qui a une fenêtre de visitation en verre ou mica
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Disjoncteurs thermiques
Ils servent les mêmes buts que les fusibles, mais ils sont réarmables manuellement
Ils fonctionnent comme un interrupteur manuel, mais le déclenchement se fait automatiquement
Le mécanisme de déclenchement est appelé à "déclenchement libre " (free-tripping device).
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Disjoncteurs thermiques
La construction d'un disjoncteur comporte 3 ensembles majeurs :
le bilame (élément détecteur de la surintensité )
l'unité de contact (type interrupteur)
le mécanisme de verrouillage et de déverrouillage
Un bouton - poussoir est prévu pour le réarmement manuel et pour le déclenchement manuel pour la situation où on veut isoler un certain circuit
Voir chapitre “Appareillage de contrôle”
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Disjoncteurs thermiques
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Disjoncteurs thermiques
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Disjoncteurs thermiquesAprès que le disjoncteur a coupé le circuit on doit le réarmer
Pour ça faire on tire le bouton - poussoir à sa position extrême (FULL OFF) et puis on l'enfonce
Si la cause du fonctionnement du disjoncteur a été une surcharge temporaire, accidentelle, on peut le réarmer tout de suite
Si, quand même il déclenche de nouveau, on doit enlever la cause - le défaut dans le circuit
On ne doit pas faire trop des essais de réarmement sinon on peut endommager le conducteur ou même causer un feu
Voir photo avec fils brûlés
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Disjoncteurs thermiquesPour les disjoncteurs thermiques on doit attendre un certain temps pour que le bilame se refroidisse, avant de les réarmer
Le temps nécessaire pour actionner dépends aussi de la température ambiante, en outre que le rapport I/In
I/In Température=-40°Ctemps(sec)
Température=+20°Ctemps(sec)
Température =+57°Ctemps(sec)
1.2 85 < t < 600
1.4 30 < t < 85
1.6 120 < t < 800 30 < t < 90 17 < t < 30
1.8 55 < t < 180 18 < t < 45 12 < t < 18
2 28 < t < 50 12 < t < 25 8 < t < 12
3 6 < t < 10 3.5 < t < 5 2 < t < 3.5
4 2.5 < t < 5 1.5 < t < 2.2 0.8 < t < 1.5
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Disjoncteur magnétique
L'élément détecteur est un enroulement
Lorsque In est atteint, le flux produit par la bobine attire la palette mobile et le contact est déverrouillé grâce au ressort
Le temps de réponse et plus court, parce qu'il n'y a pas d'inertie thermique
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Disjoncteur magnéto - thermique
L'élément détecteur est double - bobine et bilame
Le premier à actionner le mécanisme de verrouillage est la bobine 1
Si le courant n'est pas suffisant c'est la déformation du bilame qui excite la deuxième bobine
Les deux flux s'additionnent et le déclenchement est provoqué
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Disjoncteur magnéto - thermique
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Protection magnéto - thermique
Le circuit se caractérise par un inverseur à deux position : normale et secours
La position de secours permet d'outrepasser la protection en cas de nécessité absolue
on peut alimenter ainsi directement le relais de commande
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Choix des systèmes de protection
Type de circuit Remarques Type de protection
lignes d'alimentation intensité élevée disjoncteurs magnétiques et fusibles rapides
lignes de contrôle ou de commande
disjoncteurs thermiques ou fusibles lents
circuits de sécurité outrepasser la protection
relais magnéto - thermique
circuits à fort appel de courant
surintensité normale
disjoncteur thermique -
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Choix des systèmes de protection
Selon la valeur In les valeurs des fusibles et des disjoncteurs sont donnés par rapport au calibre du conducteur protégé (le calibre est obtenu fonction du courant nominal dans le circuit)
Voir chapitre “Normes AC 43-13”
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