Qu’est-ce qu’un commutateur de transfert?
Les commutateurs de transfert sont des dispositifs qui permettent de connecter ou de déconnecter en toute sécurité différentes sources d'électricité à/d'une charge électrique. De nombreuses maisons et entreprises sont équipés d'une génératrice d'urgence qui est utilisée en cas de panne d'électricité. De nombreux campus universitaires et de nombreuses usines disposent également de leurs propres centrales électriques sur place, mais passent occasionnellement par le réseau local pour obtenir de l'électricité. Certains utilisateurs industriels disposent de systèmes électriques sophistiqués avec plusieurs génératrices sur place et des points d'accès au réseau qui peuvent être connectés à différentes charges électriques. Dans tous les cas, il est important d'isoler correctement les sources de production d'électricité lorsqu'elles ne sont pas utilisées et de veiller à ce que les transitions d'une alimentation à l'autre soient effectuées de manière sûre et contrôlée.
De manière générale, les commutateurs de transfert sont nécessaires dans trois catégories de cas d'utilisation. Les commutateurs de transfert peuvent être utilisés pour commuter entre l'alimentation du réseau et une génératrice, entre différentes génératrices ou entre différentes entrées d'alimentation du réseau.
Types d'applications des commutateurs de transfert
Commutateurs de transfert entre services publics et génératrices
Les commutateurs de transfert empêchent l'électricité de circuler dans la mauvaise direction, par exemple d'une génératrice pour la maison vers le réseau électrique. Cela signifie que les travailleurs des services publics peuvent être sûrs qu'ils ne recevront pas de choc provenant d'une génératrice pour la maison lorsqu'ils travaillent sur des lignes électriques aériennes. C'est l'une des raisons pour lesquelles la plupart des codes électriques imposent l'utilisation d'un commutateur de transfert lorsqu'une génératrice résidentielle est connectée au panneau électrique de la maison.
Les génératrices pour la maison ne sont pas les seules à nécessiter un commutateur de transfert. De nombreux types d'entreprises, d'industries et de services gouvernementaux dépendent également de génératrices d'alimentation, qui nécessitent également un commutateur de transfert. Pour certaines applications, des exigences spécifiques doivent être prises en compte lors de l'installation d'une génératrice et d'un commutateur de transfert. Par exemple, l'alimentation de secours d'un centre de données doit être mise en fonction instantanément en cas de panne d'électricité. Plus de renseignements à ce sujet plus tard.
Commutateurs de transfert entre services publics
Les commutateurs de transfert entre services publics sont adaptés aux installations qui comprennent plusieurs alimentations aux services publics. Un commutateur de transfert entre services publics est utilisé lorsque les consommateurs d'électricité d'une installation doivent avoir la possibilité de passer d'un service à l'autre. Un cas d'utilisation simple serait celui d'un bâtiment commercial ou industriel doté de deux compteurs électriques, mais d'un seul système électrique. En fonction du locataire qui utilise le bâtiment à un moment donné, il est possible de passer d'un compteur à l'autre, afin que chaque locataire ne soit responsable que de sa propre consommation électrique.
Commutateurs de transfert entre génératrices
Les commutateurs de transfert entre génératrices sont nécessaires pour les sites équipés de plus d'une alimentation électrique sur place. En général, un commutateur de transfert entre génératrices est requis lorsqu'une maison est équipée de panneaux solaires et d'une génératrice. Si les panneaux solaires et la génératrice ne sont pas isolés électriquement, le convertisseur CA associé aux panneaux solaires peut tenter de réinjecter du courant dans la génératrice, créant une situation dangereuse et potentiellement dommageable pour la génératrice et le convertisseur. Le commutateur de transfert permet au propriétaire d'alterner l'alimentation entre les panneaux solaires et la génératrice, en maintenant les deux systèmes électriquement séparés. Les commutateurs de transfert entre génératrices sont également requis dans les grandes installations industrielles équipées de plusieurs groupes électrogènes sur place. En fonction des besoins en électricité de l'installation à un moment donné, différentes génératrices peuvent être activées ou désactivées. Une mine, par exemple, peut avoir des besoins d'alimentation variables en fonction des puits actifs et nécessitant une ventilation à un moment donné, et peut faire fonctionner un ensemble différent de génératrices en conséquence.
Les commutateurs de transfert sont, en résumé, nécessaires dans une grande variété d'applications et sont donc offerts dans de nombreuses tailles et configurations différentes pour répondre à tous les besoins. De multiples critères doivent être pris en compte lors de la sélection d'un commutateur de transfert pour une utilisation en particulier, notamment la tension, le courant et le nombre de phases de l'application, si le commutateur a un rôle important en matière de sécurité, la durée de l'interruption de service que la charge peut tolérer, l'environnement dans lequel le commutateur sera placé, etc.
Types de commutateurs de transfert
Un élément important à prendre en compte est la manière dont l'interrupteur est déclenché. Il existe trois types de mécanismes de déclenchement principaux : manuel, non automatique et automatique.
Que sont les commutateurs de transfert manuels?
Les commutateurs manuels, comme leur nom l'indique, doivent être actionnés manuellement, généralement en actionnant un levier sur le côté du commutateur de transition. Le levier déplace un connecteur à l'intérieur du boîtier du commutateur d'une position de connexion à une source d'alimentation à une autre position de connexion à l'autre source d'alimentation. Pensez à un cheminot qui tire des leviers pour déplacer les voies aux carrefours ferroviaires. Les commutateurs manuels sont relativement simples, ne comportent pas ou peu de pièces électroniques susceptibles de tomber en panne, et sont moins chers que les commutateurs automatisés. Les interrupteurs manuels sont toutefois interdits dans certaines applications de haute sécurité où il est essentiel de commuter rapidement les sources d'alimentation, qu'une personne soit présente ou non.
Que sont les commutateurs de transfert non automatiques?
Le niveau suivant en matière de complexité est un commutateur électrique non automatique à bouton, qui assure la même fonction qu'un levier, mais utilise un dispositif mécanique à commande électronique pour déclencher le commutateur. Le bouton peut être situé sur le commutateur de transfert lui-même ou ailleurs, par exemple dans une salle de contrôle. Les commutateurs non automatiques sont pratiques lorsque le commutateur de transfert est difficile d'accès, ou lorsqu'il y a plusieurs commutateurs de transfert à actionner. La décision d'appuyer ou non sur le bouton reste toutefois entre les mains d'une personne.
Que sont les commutateurs de transfert automatiques?
Les commutateurs automatiques possèdent les mécanismes de contrôle les plus sophistiqués. Ils sont dotés d'une commande intelligente, qui décide, indépendamment de toute intervention humaine, du moment où il faut activer le commutateur. Un commutateur automatique peut, par exemple, détecter une panne d'électricité, mettre automatiquement en marche une génératrice d'urgence et faire en sorte que le commutateur accepte l'alimentation de la génératrice. Ensuite, lorsque le service est rétabli, le commutateur peut revenir automatiquement en arrière et arrêter la génératrice, le tout sans aucune intervention humaine. La commande peut être programmée par les propriétaires afin qu'elle s'actionne automatiquement dans le cadre de paramètres prédéfinis à tout changement sur le réseau, ou à tout déclencheur personnalisé.
Types de transitions des commutateurs de transfert
Un autre élément important à prendre en compte lors du choix d'un commutateur de transfert est la manière dont s'effectue la transition entre deux sources. Les transitions peuvent être « ouvertes » ou « fermées ». Avec certains types de charges, le choix du bon type de transition peut être essentiel pour assurer la sécurité.
Qu'est-ce qu'une transition ouverte?
Les transitions ouvertes sont souvent décrites comme des transitions à « fermeture avant ouverture », car la charge est déconnectée de la source d'alimentation d'origine avant d'être connectée à la nouvelle source. Les transitions ouvertes peuvent être à la fois « retardées » ou « en phase ». Dans une transition retardée, il y a un délai déterminé entre l'instant où la charge est déconnectée et l'instant où elle est reconnectée à la nouvelle source. Les commutateurs à transitions retardées sont souvent utilisés avec des charges inductives, comme les transformateurs et les gros moteurs électriques, qui peuvent sinon générer des perturbations électriques lorsqu'ils sont rapidement reconnectés à une source non synchronisée. D'une certaine manière, les commutateurs à transition retardée fonctionnent comme une transmission manuelle dans un véhicule à moteur. Vous appuyez sur la pédale d'embrayage pour désengager la transmission tout en changeant de vitesse et, si le véhicule est en mouvement, vous passez au point mort jusqu'à ce que vous vous arrêtiez avant de passer à la marche arrière.
Dans certains cas, la brève perte d'alimentation subie par la charge pendant le délai de commutation peut être indésirable. Dans un immeuble de bureaux ou dans une maison, elle provoquerait l'arrêt ou le redémarrage des ordinateurs non protégés par une alimentation électrique ininterrompue. Dans un centre de contrôle du trafic aérien, par exemple, un redémarrage intempestif des ordinateurs serait très malvenu. C'est dans ces cas où les transitions "ouvertes en phase" sont le mieux adaptées. Pour effectuer une transition en phase, le commutateur de transfert attend jusqu'à ce que la phase et la tension de la nouvelle source et celle d'origine correspondent précisément, puis transfère la charge à la nouvelle source. La transition s'effectue entre 30 et 50 millisecondes, et du point de vue de la charge, survient sans aucune interruption notable de l'alimentation électrique. Les commutateurs à transition en phase nécessitent un microcontrôleur numérique pour faire en sorte que les transitions s'effectuent lorsque les sources sont synchronisées. Ils ne peuvent être opérés manuellement.
Qu'est-ce que la transition fermée?
Lorsqu'il ne peut y avoir d'interruption de l'alimentation, les commutateurs à transition fermée peuvent être envisagés. Les transitions fermées sont des transitions à « fermeture avant ouverture », ce qui signifie que le commutateur de transfert établit une connexion avec la nouvelle source d'énergie avant de déconnecter la source d'alimentation d'origine. Le commutateur de transfert attend, comme c'est le cas pour les transitions ouvertes en phase, jusqu'à l'instant précis où les deux sources sont en phase. Les transitions fermées, à l'instar des transitions ouvertes en phase, ne sont possibles que lorsque la source d'alimentation d'origine peut être maintenue jusqu'à ce que la transition soit complète. Lorsque l'alimentation de la source d'origine est interrompue de manière inattendue, le commutateur de transition peut revenir à une transition retardée. En outre, les commutateurs à transition fermée peuvent être soumis à des exigences spécifiques de la part des services publics électriques, ce qui nécessite des mesures de protection et une documentation supplémentaires.
D'autres types de fonctions sont offertes pour les commutateurs de transfert conçus pour certains cas d'utilisation spécifiques.
Qu'est-ce qu'un commutateur de transfert d'entrée de service?
Le National Electric Code exige un moyen de déconnecter le service électrique à l'endroit où il entre dans un bâtiment. Dans les résidences, cette exigence est généralement satisfaite en incluant un disjoncteur principal dans le panneau électrique. Parmi bien des avantages, le disjoncteur principal protège le système électrique de la résidence contre les surcharges. De cette façon, lorsqu'un appareil électrique défaillant cause un court circuit, le disjoncteur sera activé et l'alimentation à la résidence sera coupée, au lieu de causer un incendie. Lorsqu'il y a un disjoncteur principal dans le panneau électrique, le commutateur de transfert ordinaire peut être placé en aval du panneau électrique. C'est habituellement le cas lorsqu'une génératrice est installée dans une construction déjà existante. Pour les nouvelles constructions, l'installation d'un commutateur de transfert d'entrée de service, qui comprend un disjoncteur principal, peut s'avérer économique. Lorsqu'un commutateur de transfert d'entrée de service est installé entre le compteur principal et le panneau électrique, le panneau électrique n'a besoin d'aucun disjoncteur principal supplémentaire. De plus, puisque le commutateur est installé en amont du panneau principal, il peut être installé à l'extérieur et simplifier la connexion à la génératrice. Ainsi, un commutateur de transfert d'entrée de service peut réduire les coûts, même si le commutateur est légèrement plus dispendieux qu'un autre type de commutateur.
Que sont les commutateurs de transfert, d'isolement et de dérivation?
Les commutateurs de transfert, d'isolement et de dérivation sont des commutateurs spécialisés qui peuvent être inspectés et testés sans aucune interruption de l'alimentation électrique. Cette fonction est possible en raison de la présence d'un second système de commutation dans le commutateur de transfert. Lors de l'inspection d'un système de commutation, l'alimentation est déviée vers l'autre système. La présence du second système offre une redondance qui assure le fonctionnement continu du commutateur même si le système principal venait qu'à faire défaut. Les commutateurs de transfert, d'isolement et de dérivation sont plus complexes et plus dispendieux que les commutateurs à système unique, mais, puisqu'ils sont plus fiables et assurent une opération sans interruption de l'alimentation électrique, ils sont exigés selon le code dans plusieurs applications relatives aux soins de santé et d'autres applications critiques.
Choisir le commutateur de transfert le mieux adapté à vos besoins n'est pas toujours simple. Les codes électriques fournissent des conseils utiles, mais il existe de nombreuses options et fonctions disponibles sur le marché qui ne sont pas dictées par le code.
