L'histoire inhabituelle d'un disjoncteur conventionnel

L'évolution du dispositif de protection: de l'époque d'Edison à nos jours

Le disjoncteur nous est si familier qu'il semble qu'il n'y ait rien d'intéressant. Mais avant que le commutateur n'acquière son look moderne et ne s'installe dans tous les foyers, bureaux, écoles, centres commerciaux et entreprises, il a connu une longue évolution.

1836-1899

Le premier disjoncteur de ligne a été inventé par l'Américain Charles Grafton Page. En 1838, il a créé un disjoncteur - en fait, un réservoir de mercure avec une tige de contact. À mesure que le courant augmentait, un champ électromagnétique est apparu, provoquant la montée de la tige du mercure. Le circuit s'est ouvert et lorsque le champ magnétique a disparu, tous les éléments sont revenus à leur place.

Des prototypes ultérieurs de fusibles sont apparus. Leur appareil a été breveté par Thomas Edison en 1880: un insert fusible en feuille ou en fil métallique a été placé dans un flacon en verre. Extérieurement, le fusible ressemblait à une ampoule familière, mais avec une primitivité apparente, il a provoqué une panne de réseau pendant la surcharge: l'insert a grillé - le circuit s'est ouvert.

À la fin du XIXe siècle, les disjoncteurs sont apparus avec une protection automatique contre les courts-circuits. C'était un appareil avec des contacts à ressort, qui étaient maintenus en place par un loquet. Sous l'influence d'un électroaimant, il a ouvert et actionné un ressort de rupture. Ce principe s'est révélé si efficace qu'il est toujours utilisé dans les disjoncteurs industriels.

Mitrailleuse Charles Grafton Page

1900–1910

Au début du XXe siècle, un véritable boom des disjoncteurs a commencé en Europe. À l'Exposition universelle de Paris, Electric b. Schukkert à Nuremberg »a introduit un générateur triphasé avec un nouveau disjoncteur.

Le magazine "Electricité" en 1902 rapporte: "La commutation secondaire d'un disjoncteur après sa chute hors du circuit n'est possible que lorsque la cause du court-circuit ou d'autres dommages a vraiment été éliminée. L'appareil est très sensible. Il fonctionne toujours au même courant. Au moyen d'une vis spéciale, l'appareil peut être livré à n'importe quel nombre d'ampères jusqu'à 2000 ”.

En 1910, un interrupteur à deux relais est apparu. L'appareil n'a déconnecté le réseau instantanément qu'avec une congestion importante. Si la puissance du réseau augmentait légèrement, le commutateur s'est déclenché avec un retard réglable.

Dans la même période, les inventeurs réfléchissent à la manière de résoudre le problème de l'arc électrique, qui se forme lorsque les contacts s'ouvrent et détruit les éléments du disjoncteur. Et Mikhail Dolivo-Dobrovolsky invente un dispositif d'arc: une grille métallique en matériau isolant à fentes étroites éteint un arc électrique en l'écrasant en petites pièces.

Disjoncteurs au début du XXe siècle

1911–1920

En 1911, le premier disjoncteur huile a été présenté lors d'une exposition à Turin. Les Français ont démontré deux options à la fois: triphasé à 25 kV et monophasé à 45 kV avec une capacité de 10 kVA. Les entrées, les systèmes de contact et d'arc d'un tel interrupteur ont été placés dans un réservoir mis à la terre avec de l'huile, qui était sous pression. Le réservoir d'huile servait non seulement à éteindre l'arc, mais aussi à isoler les parties actives.

Simples, fiables et peu coûteux, ces disjoncteurs présentaient également un certain nombre d'inconvénients importants: ils pouvaient exploser, étaient dangereux pour le feu et avaient des dimensions très impressionnantes.

En 1914, le même Dolivo-Dobrovolsky a inventé un réseau déionique avec des électro-aimants spéciaux pour dessiner un arc électrique dans l'interstice de la chambre d'arc. La technologie permet d'éteindre l'arc aussi efficacement que possible.Le principe appliqué il y a 105 ans est toujours utilisé dans les disjoncteurs.

1921–1945

Les ingénieurs allemands Hugo Stotz et Heinrich Schachtner ont fait une révolution: ils ont combiné des déclencheurs thermiques et magnétiques en une seule unité réutilisable. En conséquence, les appareils ont commencé à protéger non seulement contre les surcharges (comme leurs prédécesseurs l'ont fait avec un déclencheur thermique), mais également contre les courts-circuits. Il n'était plus nécessaire de changer l'insert après chaque opération - il suffisait d'appuyer sur un bouton et de redémarrer l'interrupteur.

Disjoncteur Hugo Stotz

Les Allemands ont reçu un brevet pour l'invention en 1924, et quatre ans plus tard, le premier disjoncteur modulaire au monde est apparu sur le marché, qui a ensuite été produit sans modifications structurelles pendant près de 30 ans.

Publicité sur les disjoncteurs Hugo Stotz dans les années 20-30 du XXe siècle

Dans les années 1930, des chambres à arc pour éteindre les étincelles qui se produisent lorsque l'appareil est déclenché, et des plots de contact en matériaux contenant de l'argent sont également apparus.

Selon Denis Nikitin, un ingénieur expert - l'un des principaux fabricants et fournisseurs de génie électrique et d'éclairage, à notre époque, l'argent pur n'est pas utilisé dans la fabrication de disjoncteurs en raison du bas point de fusion et de la destruction rapide lors de la combustion à l'arc.

Dans les appareils modernes, un alliage d'argent avec une substance réfractaire (métallique ou non métallique) est utilisé pour augmenter la résistance du groupe de contact. Par exemple, les commutateurs de série utilisent des soudures en matériau contenant de l'argent, ce qui augmente la résistance à l'usure du groupe de contact et réduit la résistance de transition. En conséquence, la durée de vie du disjoncteur augmente, sa fiabilité augmente.

Brevet Hugo Stotz pour disjoncteur

Publicité des commutateurs Stotz sur les cartes postales

1946–1975

En Russie, le développement de la technologie a suivi une voie légèrement différente. Dans l'après-guerre, les disjoncteurs AB25 ont été largement utilisés. Les rejets en eux n'étaient que thermiques, par conséquent, ces appareils n'étaient protégés de manière fiable que contre les surcharges.

Les courts-circuits sont devenus un problème: le réseau électrique doit être ouvert instantanément, mais la plaque bimétallique du déclencheur thermique a besoin de temps pour se réchauffer et fonctionner. Le disjoncteur de courant de court-circuit avec un tel déclencheur, bien sûr, déconnecté, mais un incendie dans le câblage pourrait commencer plus tôt.

Quant aux chambres à arc des disjoncteurs soviétiques des années 1950-1960, elles contenaient un petit nombre de plaques. L'efficacité de l'extinction de l'arc dans ce cas est faible en raison d'un petit écrasement.

Il y a beaucoup plus de plaques dans les chambres d'arc modernes, tandis que les ingénieurs tentent de trouver l'équilibre optimal entre le nombre accru de plaques pour l'efficacité de l'arc et la compacité des disjoncteurs.

Disjoncteurs dans la première moitié du 20e siècle

Interrupteur automatique STOTZ-KONTAKT de 1952 de sortie

Disjoncteur ABB

Disjoncteurs publicitaires en Allemagne dans les années 70 du XXe siècle

1976–1991

Au cours des 20 prochaines années, le vecteur de développement des disjoncteurs dans le monde s'est orienté vers l'amélioration des performances, l'amélioration des systèmes d'arc et de contact, l'émergence des variateurs. Mais dans notre pays, cette période a été marquée par la prolifération des interrupteurs AE1031.

Interrupteur automatique AE1031

Leur libération n'était encore que thermique, mais il y avait aussi une différence fondamentale - l'absence de chambre d'arc.

Lorsque l'appareil est déclenché, ses contacts divergent à une plus grande distance que les appareils de la génération précédente, et l'arc s'éteint. De tels commutateurs font face à leur tâche et se trouvent toujours dans les panneaux d'appartements des bâtiments résidentiels.

Interrupteur AE1031 sous forme démontée

"Il vaut mieux remplacer un tel interrupteur par un interrupteur moderne équipé d'un déclencheur électromagnétique et d'une chambre d'arc. Les charges ont augmenté de manière significative et les courants de court-circuit ont augmenté », explique Denis Nikitin (IEK GROUP). - Pour assurer la sécurité des réseaux électriques, les disjoncteurs nécessitent un fonctionnement et une vitesse fiables. Les appareils modernes fonctionnent avec un court-circuit presque instantanément - en 0,1 seconde. "

Chambre à arc élargie du disjoncteur VA47-60 IEK®

Depuis les années 1990 ces jours-ci

Dans les années 1990 La Russie a fait une percée considérable dans la conception et la fabrication de disjoncteurs, en adoptant la meilleure expérience des sociétés étrangères et en introduisant ses propres technologies qui répondent aux exigences du marché intérieur.

La plupart des disjoncteurs domestiques modernes ont des déclencheurs thermiques et électromagnétiques, protègent le réseau en même temps contre les surcharges et les courts-circuits.

Pour eux, les fabricants produisent des modules supplémentaires qui étendent la fonctionnalité des disjoncteurs.

Par exemple, des déclencheurs sont inventés qui peuvent être contrôlés à distance. Ils vous permettent d'ouvrir le circuit à distance et sont indispensables lors d'un incendie, lorsque vous devez désactiver la ventilation ou ouvrir la serrure électromagnétique de la porte, mais il n'y a pas d'accès au bouclier.

BA47-60M IEK® moderne

L'impulsion du système de protection contre les incendies est envoyée à un déclencheur indépendant et libère le disjoncteur. Un exemple est le montage sans vis avec une plage de tension de fonctionnement de 161–253 V, qui est utilisé pour déclencher des disjoncteurs un, deux, trois ou quatre pôles des séries BA47-29 et BA47-100 IEK®.

La résistance à l'usure mécanique des disjoncteurs modernes est conçue pour pas moins de 20 000 cycles et celle électrique pour pas moins de 6000. Les principaux fabricants ont réussi à atteindre des indicateurs aussi impressionnants grâce à la conception spéciale du boîtier avec un transfert de chaleur amélioré et sa protection supplémentaire contre les brûlures par l'arrière de l'arc ( la chaleur est évacuée par des plaques en plastique et en métal).

L'évolution des chambres d'arc se poursuit: le nombre de plaques augmente dans celles-ci, des doubles grilles d'extinction d'étincelles sont installées en sortie, ce qui augmente la sécurité incendie de l'appareil, évitant la décharge des produits de l'arc brûlé.

Les systèmes de contrôle automatique des caractéristiques (selon les conditions de travail) sont de plus en plus introduits dans les appareils modernes, les microprocesseurs sont de plus en plus utilisés pour la modélisation de l'arc et l'apparition de machines triphasées avec un temps de réponse de 1 ms. L'évolution du disjoncteur se poursuit.

Matériel préparé par le service de presse d'IEK GROUP