Essai De Bobines

ESSAI ET DIAGNOSTIC DES DISJONCTEURS DE PUISSANCE

Résumé : L'intégration de l'alimentation programmable CPS150 —5 kVA en courant alternatif et continu— aux côtés de la POB35AD déjà existante fait de l'analyseur SA10A une plateforme unique : bobines de déclenchement et d'enclenchement et moteurs de bandage de ressort essayés sur le même banc, quelle que soit leur technologie d'alimentation. Chaque alimentation travaille dans le domaine pour lequel elle a été conçue, et le goulot d'étranglement historique des schémas exclusivement en courant continu disparaît.

Amperis Products S.L. · Documentation technique · Schéma AMP-SA10-CNX-001, Rev. B

La vérification technique des disjoncteurs de puissance exige de répondre à la diversité des configurations électriques présentes dans les postes. Pendant des années, les essais sur les bobines de déclenchement et d'enclenchement au moyen de l'analyseur SA10A se sont appuyés sur des alimentations exclusivement en courant continu, telles que la POB35AD. Le schéma convenait parfaitement aux manœuvres conventionnelles, mais présentait de sévères limitations énergétiques lors de l'actionnement de moteurs de bandage de ressort alimentés en courant alternatif, au point de compromettre l'intégrité de l'alimentation elle-même par surcharge. Avec l'intégration de la CPS150 —5 000 VA commutables entre AC et DC, jusqu'à 300 V AC et 424 V DC— ce goulot d'étranglement est levé.

La limite du schéma exclusivement en courant continu

La POB35AD demeure un instrument excellent pour ce à quoi elle a été conçue : délivrer une tension stable et filtrée aux bobines de manœuvre —de 10 à 300 V DC et de 10 à 250 V AC sur des sorties indépendantes d'ouverture et de fermeture— et alimenter le moteur de bandage de ressort avec jusqu'à 30 A en continu lorsque la batterie du poste n'est pas disponible. Son ondulation résiduelle inférieure à 1 % en DC est ce qui permet d'analyser de façon fiable les courbes de courant de bobine, et son essai automatique de tension minimale de déclenchement répond aux exigences de l'IEC 62271-100 et de l'ANSI C37.09.

Le problème ne résidait pas dans la qualité de l'alimentation, mais dans la nature de l'essai. Un moteur de bandage de ressort en alternatif présente un profil de démarrage —courant d'appel élevé, facteur de crête élevé, plusieurs secondes de durée— qu'une sortie conçue pour le continu ne supporte pas sans se dégrader. Le technicien était contraint à l'une de deux voies : renoncer à essayer le moteur dans les conditions réelles de service, ou monter un second banc d'essai avec sa propre alimentation alternative, ce qui double le câblage, le temps de raccordement et l'espace de travail.

L'alimentation CPS150 : 5 kVA programmables en AC et DC

La CPS150 est une alimentation de paillasse ou de rack 19″, dotée d'un écran tactile couleur et de connecteurs de puissance en face arrière. Elle repose sur un traitement numérique du signal et une logique programmable, et admet un contrôle intégral par commandes SCPI.

Trois capacités font la différence par rapport à une alimentation conventionnelle. La prise en charge de facteurs de crête allant jusqu'à 5:1 ou 6:1, qui permet d'évaluer le courant d'appel de charges réelles telles que les moteurs de bandage de ressort. Les rampes programmables de tension (slew rate en V/ms), qui limitent le courant de démarrage de manière contrôlée au lieu d'appliquer l'échelon complet. Et la limitation de courant par fold-back, qui se configure avant la mise sous tension et protège aussi bien la bobine en essai que les entrées de l'analyseur. À cela s'ajoutent l'instrument de mesure intégré —jusqu'à quinze grandeurs simultanées— et les modes transitoires LIST, STEP et PULSE, qui ouvrent la voie à des séquences répétitives et à la simulation de perturbations du réseau sur la commande du disjoncteur.

Le nouveau schéma de raccordement AMP-SA10-CNX-001

Le schéma développé par Amperis consolide l'essai simultané des bobines et du moteur en tirant parti du fait que l'analyseur dispose de deux blocs d'entrée d'alimentation indépendants, et en répartissant le travail entre les deux alimentations :

Doc. AMP-SA10-CNX-001, Rev. B — Essai de disjoncteur de puissance (HT) avec SA10A, CPS150, POB35AD et logiciel BTS11. Conforme au manuel SA10A Rev. 6. La numérotation des bornes (450/465, 610/625, 630/645, 730/745) correspond à un disjoncteur haute tension pris comme exemple type.

Répartition des fonctions entre les deux alimentations

La CPS150 alimente le bloc de bobines : sa sortie L1 (+) entre sur la borne Uc de la section COILS et son retour L2 (−) recueille les négatifs des bobines. Depuis Uc, l'analyseur alimente lui-même en interne ses sorties CLOSE et OPEN, câblées à la bobine d'enclenchement CL-1 (borne 610) et à la bobine de déclenchement TRIP-1 (borne 630). C'est la configuration avec laquelle on détermine la tension minimale de manœuvre. La POB35AD alimente la section AUX : son positif entre sur la borne Um, depuis laquelle l'analyseur alimente sa sortie MOTOR vers la borne 450, avec retour par la 465 directement au négatif de l'alimentation. TRIP-2 (borne 730) peut être monté en parallèle avec TRIP-1 ou reconnecté à OPEN pour un second essai indépendant.

Le retour aux bus COM des deux sections n'est pas facultatif dans ce montage : c'est la connexion qui rend possible la surveillance de tension, de sorte que sans elle la mesure de Uc et de Um est perdue. Les négatifs de bobine (625, 645, 745) doivent revenir directement au bus négatif de la CPS150.

Peut-on intervertir le rôle des deux alimentations ?

C'est la question qui surgit dès que l'on a le schéma sous les yeux. Électriquement, oui : les deux alimentations couvrent les gammes de tension et de courant des deux circuits —la POB35AD délivre de 10 à 250 V AC et jusqu'à 300 V DC avec 30 A, et la CPS150 atteint 300 V avec jusqu'à 46 A en gamme basse—, et le SA10A est à cet égard agnostique, car ses entrées Uc et Um admettent jusqu'à 300 V et 32 A chacune, quelle que soit l'alimentation placée en amont. Techniquement, ce n'est pas souhaitable, pour une raison propre à chaque circuit.

La CPS150 sur les bobines, pour sa régulation fine

L'essai déterminant du bloc de bobines est celui de la tension minimale de manœuvre : vérifier que le disjoncteur déclenche à 70 % de sa tension nominale de commande et s'enclenche à 85 %, conformément au critère de l'IEC 62271-100. Cela exige d'abaisser la tension par paliers précis et répétables et de les maintenir stables pendant que l'analyseur enregistre le front de courant de bobine. C'est exactement ce que la CPS150 fait le mieux : résolution de 0,1 V, précision de ±0,3 % et rampes programmables. La consacrer à l'alimentation d'un moteur reviendrait à gâcher son point fort.

La POB sur le moteur, pour sa tolérance au démarrage

Le moteur de bandage de ressort présente un courant d'appel de plusieurs fois son courant nominal. Les alimentations électroniques programmables telles que la CPS150 intègrent une limitation de courant par fold-back et, face à cet appel, cette même protection peut écrêter la tension ou interrompre la sortie, laissant le moteur arrêté à mi-course du bandage du ressort. La POB35AD est conçue pour se substituer à la batterie du poste pendant l'essai : elle encaisse cette pointe sans broncher, et son ondulation résiduelle inférieure à 1 % en DC maintient la courbe de courant propre.

La configuration inverse fonctionne dans des conditions favorables, mais elle est la moins optimale : on perd en précision lors de l'essai des bobines et l'on soumet l'électronique de la CPS150 au démarrage du moteur. Tel que le schéma est défini, chaque alimentation travaille dans le domaine pour lequel elle a été conçue.

Sécurité : ce qu'exige la révision 6 du manuel du SA10A

Ce montage met en jeu des tensions allant jusqu'à 300 V AC et 424 V DC et des courants élevés sur des circuits de commande de poste. Le paragraphe 3.4.1 du manuel, révision 6, et l'annexe de raccordement de l'alimentation programmable établissent des mesures non négociables :

• Préfusibles externes de ≤ 32 A sur Uc et Um : aucune des deux entrées ne comporte de fusible interne.
• Mise à la terre de protection (PE) en premier lieu, avant toute autre connexion.
• Disjoncteur fermé et mis à la terre au moins d'un côté avant tout raccordement aux bobines ou au moteur.
• Commande déconnectée du poste. La borne isolée ISOL (connecteur blanc de 4 mm) existe précisément pour isoler les circuits de commande et éviter les manœuvres non intentionnelles.
• Montage avec la sortie désactivée (Output OFF) et l'alimentation hors tension ; la sortie n'est activée qu'une fois le montage terminé et vérifié.
• Limitation de courant (fold-back / OCP) configurée sur l'alimentation avant la mise sous tension : la CPS150 peut délivrer bien plus de courant que ce qu'admettent les entrées de l'analyseur.
• Câblage d'abord vers l'analyseur, puis vers l'objet en essai, et connecteurs touch-proof obligatoires.

La tension de sortie doit correspondre à la valeur nominale de la bobine ou du moteur en essai, sans jamais dépasser les limites d'entrée de l'analyseur. Il convient de distinguer deux choses : le courant admissible sur les entrées d'alimentation (32 A) et la gamme de mesure de courant (jusqu'à 90 A DC sur la voie moteur). La seconde décrit ce que l'instrument est capable d'enregistrer, non ce que ses bornes peuvent conduire.

Ce que mesure le SA10A, et avec quelle précision

La capacité énergétique des alimentations n'a de valeur que si l'acquisition est exacte. Le SA10A échantillonne toutes ses voies de façon simultanée au moyen d'un FPGA, à des fréquences allant jusqu'à 50 kHz, avec une base de temps de ±0,01 % ±1 échantillon.

Les sorties CLOSE et OPEN sont à commande par semi-conducteur, avec une limite de courant de court-circuit de 35 A, et la section moteur est isolée en interne par rapport au bloc de bobines : c'est cette séparation galvanique qui rend possible l'exploitation simultanée des deux alimentations sans couplage entre circuits.

BTS11 : une seule console pour les deux alimentations

Toute l'acquisition temporelle et dynamique est supervisée en temps réel depuis le logiciel BTS11, relié à l'analyseur par USB (max. 1 m), RS-232 (max. 2 m) ou Bluetooth. L'affectation s'effectue dans Setup → Hardware settings → Power supplies, où chaque unité est déclarée avec son port et sa fonction : Close + Trip coil supply pour la CPS150 et Motor supply pour la POB35AD. La déclaration est libre —le logiciel n'impose aucune répartition—, aussi convient-il qu'elle reproduise fidèlement le câblage physique et le critère du paragraphe précédent. Depuis la fenêtre Power Supply's… on sélectionne l'alimentation et la sortie, on fixe la tension et on exécute la manœuvre, en lisant simultanément la tension et le courant réels de la bobine : c'est là que l'essai de tension minimale de manœuvre cesse d'être une procédure manuelle pour devenir une séquence traçable et répétable, assortie d'un rapport.

Du laboratoire à la ligne de fabrication

Cette polyvalence se révèle particulièrement pertinente dans l'environnement de fabrication de cellules et de disjoncteurs de puissance, où elle a déjà été adoptée comme schéma de référence : la tendance du secteur inclut des armoires de commande dans lesquelles les bobines de déclenchement (TRIP-1, TRIP-2) et d'enclenchement (CL-1), ainsi que les moteurs de bandage de ressort, sont conçus indifféremment pour fonctionner en alternatif ou en continu selon le projet et le client final. Concentrer l'essai de toute cette diversité sur une plateforme unique simplifie radicalement le flux de travail : les temps de reconnexion diminuent, la nécessité de maintenir plusieurs bancs d'essai indépendants disparaît et, surtout, le critère de mesure s'homogénéise —les temps de manœuvre, les courants de bobine et le comportement du moteur sont toujours enregistrés avec le même instrument, la même base de temps et le même format de rapport, aussi bien à la réception en usine qu'à la mise en service et lors de la maintenance ultérieure sur le terrain.

Conclusion

La synergie entre l'analyseur SA10A, le travail conjoint de ses deux alimentations —la CPS150 apportant la régulation fine qu'exige l'essai des bobines, et la POB35AD la robustesse face au courant d'appel du moteur de bandage de ressort— et le logiciel de diagnostic BTS11 constitue une solution intégrale, robuste et sûre pour le diagnostic moderne des disjoncteurs. En garantissant une mesure exacte des temps et des courants lors de manœuvres combinées, et en le faisant selon les mesures de sécurité les plus strictes de la pratique industrielle —déconnexion complète de la ligne, mise à la terre préalable et isolement des commandes de poste—, cette avancée consolide le SA10A comme référence pour la validation fonctionnelle des disjoncteurs haute et moyenne tension, indépendamment de leur technologie d'alimentation.

Documentation et contact

Le schéma complet AMP-SA10-CNX-001 Rev. B, l'annexe de raccordement de l'alimentation et les fiches techniques de la CPS150 et de la série POB sont disponibles auprès du département technique d'Amperis.

SOURCES DOCUMENTAIRES

1. Manuel d'utilisation de l'analyseur de disjoncteurs SA10A, Rev. 6 (21/02/2023), paragraphes 3.4 et 5.
2. Annexe : raccordement et commande de l'alimentation programmable, Amperis Products S.L., rev. A, chap. 10.
3. Fiches techniques de l'alimentation programmable AC/DC CPS150 et du testeur de bobines et alimentation POB35AD.
4. Schéma de raccordement AMP-SA10-CNX-001, Rev. B, Amperis Products S.L., 02/07/2026.
5. IEC 62271-100, appareillage à haute tension — disjoncteurs à courant alternatif ; ANSI/IEEE C37.09.

Les spécifications sont valables à une température ambiante de +25 °C avec les accessoires standard et peuvent être modifiées par les fabricants sans préavis. Vérifiez toujours les données de la plaque signalétique de votre unité.

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