ATS de type PC et ATS de type CB : définition
Qu'est-ce qu'un commutateur de transfert automatique de type PC ?
Un ATS de type PC est un dispositif de commutation de transfert dédié. Il est principalement conçu pour connecter la charge à une seule source à la fois et pour transférer cette charge vers une source de secours sur commande du contrôleur.
D'un point de vue technique, un ATS de type PC est principalement axé sur la commutation. Il peut être conçu pour générer et supporter des courants de court-circuit, mais il n'est pas destiné à couper ces courants en tant que dispositif de protection. Cela signifie qu'un dispositif de protection contre les courts-circuits (SCPD) en amont, tel qu'un fusible ou un disjoncteur, est chargé d'interrompre les défauts.
La conséquence sur la conception est simple : si vous choisissez un ATS de type PC, vous devez également définir la protection en amont qui permet de maintenir l'ATS et les conducteurs côté charge dans les limites de résistance lors de défauts en aval.
Qu'est-ce qu'un commutateur de transfert automatique de type CB ?
Un ATS de type CB est un ensemble de transfert basé sur des disjoncteurs. Il est généralement constitué de deux disjoncteurs interverrouillés (souvent des disjoncteurs en boîtier moulé ou à air, selon le courant et l'application). Le contrôleur transfère la charge en ouvrant l'un des disjoncteurs et en fermant l'autre.
Concrètement, un ATS de type CB combine commutation et protection. Les éléments de transfert étant des disjoncteurs, l'ensemble permet d'interrompre les surcharges et les courts-circuits au point de transfert, dans les limites du pouvoir de coupure du disjoncteur et de la configuration de son déclencheur.
La conséquence sur la conception est également claire : si vous choisissez un ATS de type disjoncteur, vous intégrez cet ATS dans votre hiérarchie de protection contre les surintensités, et le contrôle de ses réglages devient un élément déterminant pour la fiabilité du système.
Principe de fonctionnement
Ces deux types d'ATS partagent la même boucle de commande : ils surveillent l'admissibilité de la source, appliquent des délais pour éviter les comportements indésirables, assurent le verrouillage et exécutent un transfert à transition ouverte, sauf si le système est explicitement conçu pour une transition fermée.
La différence ne réside pas dans le concept de transfert. Elle réside dans la fonction pour laquelle l'élément de commutation est conçu en cas de défaut, et dans la manière dont le système prévoit d'éliminer les courants anormaux.
Principe de fonctionnement du PC de type ATS
Un contrôleur ATS de type PC surveille chaque source (généralement la tension et la fréquence, ainsi que les contrôles de phase sur les installations triphasées, le cas échéant). Si la source privilégiée se trouve hors des limites pendant une durée supérieure au délai de coupure, le contrôleur ordonne un transfert.
Le mécanisme de commutation déconnecte la charge de la source principale, puis la connecte à la source de secours selon une séquence « coupure avant fermeture ». Des verrouillages mécaniques et électriques empêchent que les deux sources ne soient connectées simultanément.
En cas de défauts en aval, le commutateur automatique de transfert (ATS) de type PC n'est pas le dispositif de coupure principal. Le système prévoit qu'un dispositif de protection contre les défauts (SCPD) en amont assure l'évacuation du courant de défaut. D'après la documentation du fabricant, cette responsabilité en amont n'est pas facultative : elle doit être clairement indiquée dans les schémas et les notes de service afin que les installateurs et les équipes de maintenance ne partent pas du principe que l'ATS assure la protection.
Principe de fonctionnement de l'ATS de type CB
Un contrôleur ATS de type CB surveille également l'admissibilité de la source et utilise des temporisations et des conditions de validation pour éviter les transferts intempestifs. La séquence de transfert est exécutée par l'actionnement de deux disjoncteurs interverrouillés.
Dans une séquence type, le disjoncteur actif s'ouvre, le contrôleur vérifie la position, puis le disjoncteur de secours se ferme. Des verrouillages empêchent toute fermeture simultanée.
Les éléments de commutation étant des disjoncteurs, le point de transfert permet d'assurer la coupure en cas de surcharge et de court-circuit. Cela peut simplifier certaines architectures, mais cela signifie également que les réglages des disjoncteurs, la sélectivité et la vérification du déclenchement font partie intégrante du bon fonctionnement du commutateur de transfert (ATS) et ne constituent pas des aspects distincts.
Mécanisme de commutation
Le choix du mécanisme détermine la durée de vie, les délais de transfert types et les priorités en matière de maintenance. Lors des analyses de sélection, c’est le mécanisme qui permet de relier les exigences abstraites à la réalité physique : ce qui tient dans le boîtier, ce qui peut être entretenu et ce qui continuera à fonctionner de manière fiable après des tests répétés.
Mécanisme de commutation PC ATS
Les produits de type ATS pour PC utilisent généralement des mécanismes à contacteur ou à commutateur de dérivation optimisés pour les opérations de transfert. L'appareil étant principalement destiné à la commutation, son mécanisme peut privilégier une activation rapide et une grande résistance mécanique.
Concrètement, voici ce à quoi vous devez vous attendre :
Un actionneur de transfert dédié qui se déplace rapidement.
Un système d'enclenchement intégré au mécanisme permet d'éviter tout chevauchement des sources.
Des contacts conçus pour des opérations de transfert répétées.
Du point de vue des équipementiers, les mécanismes ATS pour PC s'adaptent souvent bien aux applications faisant l'objet de tests de transfert réguliers ou d'opérations plus fréquentes, à condition que le plan de protection soit géré par des dispositifs en amont. L'exigence principale ne réside pas dans le mécanisme lui-même, mais dans la cohérence du système : le dispositif de protection en amont doit éliminer les défauts, et l'ATS doit être dimensionné et coordonné en conséquence.
Mécanisme de commutation CB ATS
Les produits ATS de type CB utilisent des mécanismes de disjoncteurs, généralement équipés de motorisations ou de systèmes de commande à énergie stockée. Le mécanisme doit supporter le courant, commuter sous charge et couper le circuit en cas de défaut lorsque cela est nécessaire.
Concrètement, voici ce à quoi vous devez vous attendre :
Verrouillage mécanique et électrique entre deux pôles du disjoncteur.
Séquences de transfert dépendant des temps d'ouverture et de fermeture du disjoncteur, ainsi que de la confirmation de position.
Une dépendance accrue à l'égard d'une maintenance rigoureuse pour la vérification des mécanismes et des systèmes de déclenchement.
Dans le cadre d'une utilisation en équipement d'origine (OEM), les mécanismes CB ATS sont souvent choisis lorsque le point de transfert doit également faire office de dispositif de protection local. Le compromis réside dans la taille et la complexité, ainsi que dans la nécessité de maintenir des réglages conformes à l'intention initiale de la conception.
Capacité de protection
La capacité de protection est le critère le plus étroitement lié au risque. Elle répond à trois questions essentielles lors de toute revue de conception : quels défauts sont éliminés, à quelle vitesse, et où cette responsabilité est-elle documentée ?.
Fonctions de protection du PC ATS
Un ATS de type PC n'offre généralement pas de fonctions de protection contre les surintensités. Il peut assurer certaines surveillances, telles que les contrôles de sous-tension, de fréquence et de phase, mais il s'agit là de fonctionnalités de qualification de la source, et non d'une coupure en cas de défaut.
Pour les systèmes ATS sur PC, la carte de protection doit être explicite :
Fonction de protection | Dispositif type utilisé dans un système ATS pour PC | Remarque pratique concernant la sélection |
|---|---|---|
Protection contre les surcharges | Disjoncteur(s) dimensionné(s) en fonction des conducteurs et du profil de charge | Base de calcul et réglages de l'intensité admissible |
Interruption due à un court-circuit | SCPD en amont (disjoncteur ou fusible) | Vérifier la capacité de coupure par rapport au courant de défaut disponible |
Coordination/sélectivité | Obtenu grâce au choix et au réglage des dispositifs de protection | Enregistrement de l'intention et méthode de vérification |
Qualification des sources | Détection par le contrôleur ATS | Configurez les seuils et les délais afin d'éviter les transferts intempestifs |
L'avantage réside dans une séparation claire des rôles. Le risque est de supposer que l'ATS assure une protection alors que ce n'est pas le cas.
Fonctions de protection du CB ATS
Un ATS de type CB intègre des fonctions de coupure en cas de surcharge et de court-circuit grâce à ses éléments de coupure. Cela permet d'isoler localement le défaut au point de transfert et de réduire la dépendance vis-à-vis des dispositifs en amont pour la coupure en cas de défaut du circuit côté charge.
Cela n'élimine pas pour autant la nécessité de coordonner le système. Vous devez tout de même vous assurer :
Les capacités de coupure des disjoncteurs correspondent au courant de défaut admissible.
Les réglages de déclenchement protègent les conducteurs et répondent aux exigences de sélectivité.
Les paramètres sont contrôlés et consignés afin que les modifications apportées sur le terrain ne compromettent pas la coordination.
Pour les équipementiers, le principal avantage concret réside dans le caractère localisé des mécanismes de protection. Le principal risque concret est de considérer la protection intégrée comme une coordination automatique.
Vitesse de transfert
La vitesse de transfert doit être considérée comme un comportement global du système : délai de détection, délai de coupure, délai d'acceptation par la source et intervalle d'ouverture mécanique. L'exigence pertinente est celle que la charge est capable de supporter.
Vitesse de transfert du PC ATS
Les modèles d'ATS de type PC offrent généralement un transfert mécanique plus rapide, car leur mécanisme est optimisé pour la commutation. De nombreux modèles permettent d'obtenir des intervalles de transfert suffisamment courts pour que les charges disposant d'une autonomie de fonctionnement raisonnable restent sous tension, en particulier lorsque les alimentations de commande possèdent une capacité ou sont reliées à un onduleur (UPS).
Dans la pratique, la vitesse de l'ATS sur PC est particulièrement utile lorsque :
La charge transférée correspond à l'alimentation de commande, à l'alimentation d'un automate programmable (PLC) ou à d'autres composants électroniques similaires qui se réinitialisent en cas de brèves coupures.
La conception réduit au minimum les transmissions parasites, ce qui évite d’accélérer l’usure des contacts.
L'architecture de protection existe déjà en amont.
Ne vous fiez pas uniquement à une seule valeur de synchronisation indiquée dans le catalogue. Vérifiez le comportement de transfert en tenant compte des délais de votre contrôleur et de votre profil de charge réel.
Vitesse de transfert CB ATS
Les modèles ATS de type CB sont souvent plus lents sur le plan mécanique, car l'actionnement du disjoncteur implique un mouvement plus complexe et parce que la confirmation de la position fait généralement partie de la séquence de sécurité.
Pour de nombreuses applications d'alimentation et de charges mixtes, cela est acceptable. Pour les charges de contrôle sensibles, cela peut constituer un risque si vous n'intégrez pas de système de maintien de l'alimentation (par exemple, un onduleur de contrôle) ou si vous ne validez pas la tolérance aux coupures.
Dans une décision prise au stade de l'évaluation, l'essentiel n'est pas de savoir si le CB est plus lent, mais si ce transfert plus lent reste dans les limites de tolérance de charge.
Dimensions et conditions d'installation
La taille ne se limite pas au simple gabarit de l'appareil. Elle englobe également le rayon de courbure, l'élévation de température, l'espace libre nécessaire au fonctionnement, ainsi que les équipements supplémentaires requis pour mettre en œuvre le plan de protection.
Dimensions et installation du PC ATS
Les unités ATS de type PC sont souvent compactes pour un courant nominal donné. Cela peut les rendre intéressantes pour les fonctions de transfert au niveau des tableaux électriques.
Toutefois, le choix d'un système ATS pour PC implique la présence de dispositifs de protection supplémentaires ailleurs. L'installation doit être évaluée dans son ensemble :
Thème : l'intégration | Impact typique de l'ATS sur un PC | Remarque pratique concernant l'installation |
|---|---|---|
L'espace | Dispositif de transfert plus petit | Vérifier l'espace de protection en amont et le dégagement du câblage |
Câblage | Nettoyer le chemin de câblage de transfert | Envelopper les conducteurs afin de protéger les raccordements contre les vibrations et les contraintes |
Chaleur | Cela dépend du boîtier et du courant | Vérifier l'élévation de température dans la configuration réelle du boîtier |
Mise en service | Logique de transfert et vérification de la protection | Vérifier les seuils, les délais et l'objectif de protection en amont |
Pour les équipementiers, l'erreur la plus courante consiste à intégrer un PC ATS compact dans un agencement sans prévoir d'espace suffisant pour la protection, l'accès à l'entretien et la marge thermique.
Dimensions et installation du CB ATS
Les unités ATS de type CB occupent généralement plus d'espace, car elles intègrent deux disjoncteurs, des dispositifs de verrouillage et des éléments de commande. Dans certaines architectures, cela peut être compensé en réduisant le nombre de composants de protection distincts.
L'évaluation de l'installation devrait porter sur les éléments suivants :
Espace de raccordement pour deux côtés de ligne de disjoncteurs plus le côté charge.
Accès aux ensembles de verrouillage.
Espace et procédure pour l'inspection des disjoncteurs et la vérification de leur déclenchement.
Lors de la conception du boîtier, considérez le choix du disjoncteur CB ATS comme une contrainte mécanique dès les premières étapes de la conception CAO, et non comme un simple remplacement dans la nomenclature à un stade avancé du projet.
Comparaison des coûts
Le coût doit être modélisé en tant que coût du système : coût de l'équipement, dispositifs de protection, main-d'œuvre pour le câblage, mise en service et maintenance.
Avantage en termes de coûts du PC ATS
Les dispositifs ATS de type PC ont souvent un coût unitaire inférieur, car ils sont principalement axés sur la commutation. Si votre conception intègre déjà une protection en amont et des mesures de coordination, le surcoût lié à l'ajout d'un ATS de type PC peut s'avérer avantageux.
Le PC ATS permet également de réduire les coûts indirects lorsque la rapidité du transfert évite les temps d'arrêt gênants sur des charges de contrôle sensibles. Pour les équipementiers, cet avantage est souvent plus important que la différence de prix entre les composants.
La mise en garde est simple : si le choix du PC vous oblige à ajouter des dispositifs de protection dont vous n'auriez pas besoin autrement, l'avantage en termes de coût du système peut diminuer, voire disparaître.
Considérations relatives aux coûts du CB ATS
Les dispositifs ATS de type CB sont souvent plus coûteux en raison de la présence de deux disjoncteurs et de leurs mécanismes. Leur atout réside dans la protection intégrée et l'isolation des défauts au point de transfert.
Les considérations relatives aux coûts au niveau du système comprennent :
Réduction du recours à certains dispositifs de protection externes, en fonction de l'architecture.
Un besoin accru en matière de contrôle des paramètres, de documentation et de vérification périodique.
Risque de déclenchement intempestif si le profil de charge n'est pas adapté aux réglages du disjoncteur.
Lors de la phase d'évaluation, examinez la nomenclature et la main-d'œuvre avec le même sérieux que celui que vous accordez au choix de tout dispositif de protection.
Entretien et durée de vie
La planification de la maintenance doit tenir compte du fait que l'ATS sera soumis à des essais. De nombreuses défaillances surviennent parce que les équipements de transfert ne sont pas testés avant un arrêt de service.
Exigences en matière de maintenance du PC ATS
La maintenance des ATS de type PC porte principalement sur l'usure des commutateurs et l'intégrité mécanique :
Vérifiez la présence d'indicateurs d'échauffement et d'usure des contacts.
Vérifier le bon fonctionnement du dispositif de verrouillage et la course correcte.
Vérifier et resserrer les raccordements conformément à la procédure d'entretien.
Tester le bon fonctionnement des séquences de transfert et de retransfert.
Étant donné qu'un ATS de type PC n'est pas conçu pour éliminer les défauts en tant que dispositif de protection, son usure est principalement due aux opérations de commutation et aux conditions thermiques. Dans les environnements où les tests sont fréquents, cela peut constituer un avantage pratique.
Exigences de maintenance du CB ATS
La maintenance des ATS de type CB comprend l'entretien des disjoncteurs ainsi que la vérification du transfert :
Actionner les mécanismes de commande et vérifier qu’ils fonctionnent correctement.
Vérifier que le comportement et les réglages du déclencheur correspondent à ceux indiqués dans la documentation.
Vérifier les verrouillages et le retour d'information de position.
Tester les séquences de transfert et de retransfert.
La durée de vie est influencée par le régime de commutation et par les éventuels événements d'interruption dus à des défauts subis par les disjoncteurs. Pour les équipementiers, l'essentiel est de fournir des recommandations claires en matière de maintenance et de contrôle des réglages, afin que les équipes de terrain ne s'écartent pas involontairement de la coordination initialement prévue.
ATS de type PC vs ATS de type CB : comparaison des applications
L'adéquation à l'application consiste à traduire ces critères en une réponse simple : lequel choisir pour cette conception, et pourquoi.
Applications PC ATS
On opte généralement pour un ATS de type PC lorsque la conception privilégie la rapidité et la répétabilité des commutations ainsi qu'une grande endurance de commutation, et lorsque la fonction de protection est clairement confiée à d'autres dispositifs.
Parmi les applications typiques, on peut citer :
Commander l'alimentation et les charges auxiliaires à l'intérieur d'une armoire industrielle.
Circuits dans lesquels la capacité de maintien de la charge est limitée et où les coupures doivent être réduites au minimum.
Systèmes comportant des transferts de test réguliers, pour lesquels la résistance aux commutations constitue une exigence pratique en matière de fiabilité.
Dans ces applications, il est indispensable de disposer d'un plan de protection documenté : il faut identifier le disjoncteur ou le fusible en amont chargé de couper en cas de défaut, et vérifier les valeurs nominales ainsi que l'objectif de coordination.
Applications CB ATS
On opte généralement pour un ATS de type CB lorsqu'une protection intégrée contre les surcharges et les courts-circuits au point de transfert est souhaitée ou requise.
Parmi les applications typiques, on peut citer :
Transferts au niveau des alimentateurs pour le traitement de charges mixtes.
Points de distribution où l'isolation locale des défauts facilite l'intervention.
Architectures dans lesquelles l'ATS est censé fonctionner comme un dispositif de protection, et non pas uniquement comme un dispositif de transfert.
Dans ces applications, le contrôle des paramètres est indispensable : il faut s'assurer que les paramètres de déclenchement sont consignés, vérifiés lors de la mise en service et protégés contre toute modification non documentée.
Tableau comparatif des commutateurs de transfert automatiques PC et CB
Critère de sélection | Type PC ATS | ATS de type CB |
|---|---|---|
Rôle principal | Commutation de transfert | Commutation de transfert et fonction de disjoncteur de protection |
Interruption due à un dysfonctionnement | Le SCPD/OCPD en amont résout les pannes | Les disjoncteurs permettent de couper les surcharges et les courts-circuits |
Ajustement optimal typique | Assemblages au niveau du panneau ou protégés | Lignes d'alimentation et réseaux de distribution nécessitant une protection locale |
Comportement de transfert | Intervalle d'ouverture mécanique souvent plus court | Intervalle d'ouverture mécanique souvent plus long |
Endurance | Souvent très résistants pour une utilisation intensive en matière de transferts | En fonction du châssis du disjoncteur et de son entretien |
L'espace | Appareil souvent compact | Généralement plus volumineux en raison de la présence de deux disjoncteurs/dispositifs de verrouillage |
Spécialisation en ingénierie | Coordination de la protection en dehors de l'ATS | Coordination des disjoncteurs et contrôle des réglages au niveau du commutateur automatique de transfert (ATS) |
Erreur courante de sélection | Utilisation de l'ATS comme protection contre les surintensités | Considérer la protection intégrée comme une coordination automatique |
Comment choisir le bon ATS entre les modèles PC et CB
Utilisez un ATS de type PC lorsque votre système confie déjà la suppression des défauts à des dispositifs de protection en amont et que vos charges transférées bénéficient d'une commutation rapide et reproductible ainsi que d'une grande endurance. Dans cette configuration, le document le plus important est le schéma des responsabilités de protection : qui supprime les défauts, avec quelle intensité nominale, et comment l'intention de coordination est préservée.
Utilisez un ATS de type CB lorsque vous avez besoin que le point de transfert assure également la coupure en cas de surcharge et de court-circuit, ou lorsque l'isolation locale au niveau de l'ATS constitue une exigence fonctionnelle. Dans cette configuration, l'aspect le plus important en matière de contrôle est la gestion des réglages : les réglages de déclenchement, leur vérification et leur maintenance doivent être considérés comme faisant partie intégrante de la fiabilité de l'ATS.
Si vous avez besoin d'un critère simple pour évaluer votre conception : si votre schéma unifilaire prévoit que l'ATS se comporte comme un dispositif de protection, le CB constitue généralement la solution la plus appropriée d'un point de vue architectural. Si votre schéma unifilaire attribue déjà la protection à un autre élément et que vous cherchez à optimiser les performances de transfert et l'endurance, le PC constitue généralement la solution la plus appropriée.
Pourquoi choisir les commutateurs de transfert automatiques LSP pour des solutions fiables de commutation d'alimentation ?
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Foire aux questions
Un ATS de type PC est-il identique à un ATS à contacteur ?
Un ATS de type PC est souvent mis en œuvre à l'aide de contacteurs ou de commutateurs de dérivation, ce qui explique que ces termes soient parfois utilisés de manière interchangeable dans les catalogues. Sur le plan technique, la distinction réside dans le fait que les équipements de transfert de type PC sont axés sur la commutation et ne sont pas conçus pour interrompre le courant de court-circuit en tant que dispositif de protection.
Un ATS de type CB rend-il toujours superflue la protection en amont ?
Un ATS de type CB intègre la coupure en cas de surcharge et de court-circuit au point de transfert, mais la protection en amont et la coordination restent essentielles. Des dispositifs en amont peuvent s'avérer nécessaires pour la protection des lignes d'alimentation, la sélectivité ou la stratégie de résistance aux courts-circuits du réseau. La protection en amont peut également limiter l'énergie transmise et réduire les contraintes exercées sur les conducteurs et les équipements en aval.
Quel type d'ATS est le plus adapté pour la gestion de l'alimentation électrique à l'intérieur d'un tableau électrique d'origine ?
En matière d'alimentation de commande, le principal risque réside dans une brève interruption pouvant entraîner des réinitialisations de l'automate programmable, des défaillances des variateurs ou des coupures de communication. Les modèles d'ATS de type PC présentent souvent des temps de transfert mécaniques plus courts et une grande résistance aux commutations, ce qui peut s'avérer utile lorsque la protection est déjà assurée par un autre dispositif. Les ATS de type disjoncteur peuvent convenir, mais il convient d'évaluer les temps de transfert, les réglages des disjoncteurs et le risque de déclenchement intempestif.
Dans quels cas est-il plus judicieux d'opter pour un ATS de type CB en matière de conformité et de documentation ?
Un ATS de type CB peut s'avérer plus adapté lorsque les spécifications prévoient une protection contre les surintensités au point de transfert, exigent un isolement local des défauts ou imposent la mise en place d'un dispositif de coupure de protection à l'emplacement de l'ATS. Il peut également simplifier les descriptions techniques lorsque la protection des conducteurs côté charge est confiée aux disjoncteurs de l'ATS. Toutefois, la conformité reste subordonnée à l'exactitude des valeurs nominales, des marquages et de la coordination.
Quel type d'ATS a généralement une durée de vie plus longue dans les applications impliquant des commutations fréquentes ?
Dans les applications à commutations fréquentes, la durée de vie dépend de la résistance à la commutation, de l'élévation de température et de la rigueur de la maintenance. Les modèles d'ATS de type PC utilisent souvent des mécanismes de commutation dédiés qui supportent bien les opérations répétées, à condition que les défauts soient éliminés par la protection en amont.
