Commutateur de transfert, ATS, sectionneur et disjoncteur : guide sur la commutation de l'alimentation de secours

Introduction

Lorsqu'une petite usine subit une coupure de courant pendant la production, le groupe électrogène de secours démarre immédiatement ; à ce stade, l'équipe électrique doit procéder à la commutation de charge, tout en s'assurant qu'aucune alimentation inverse (retour de courant) n'est renvoyée vers le réseau et que le personnel de maintenance n'entre pas en contact avec des équipements sous tension. Dans un système d'alimentation de secours solaire, ce même problème pratique se pose sous une forme différente : quel dispositif est chargé de la commutation de charge ? Quel dispositif isole l'onduleur ? Et quel dispositif déclenche le coupure en cas de défaut ?

C'est précisément là que de nombreux acheteurs ont du mal à s'y retrouver. Les disjoncteurs, les commutateurs de transfert automatiques (ATS), les sectionneurs et les interrupteurs peuvent tous être installés dans le même coffret de distribution ou la même armoire basse tension. D'un point de vue esthétique, ils semblent tous être des composants similaires relevant des “ équipements de commutation ” ; cependant, dans la conception électrique proprement dite, ils remplissent chacun des fonctions différentes.

Ce guide explique, d'un point de vue pratique, comment choisir les commutateurs de transfert et les commutateurs de transfert automatiques (ATS), et les compare aux sectionneurs et aux disjoncteurs. Notre objectif n'est pas de sélectionner le meilleur produit absolu, mais d'aider les entrepreneurs, les installateurs solaires, les fabricants de panneaux, les équipes d'achat et les particuliers intéressés par la technologie, etc., à choisir la configuration appropriée pour répondre aux besoins en matière d'alimentation de secours, de commutation de générateurs, de systèmes solaires/onduleurs, ainsi que d'isolation des équipements pour leur maintenance et de protection contre les défauts en cas d'urgence.

Qu'est-ce qu'un commutateur de sélection ?

Un commutateur de transfert est un dispositif permettant de basculer la charge entre deux sources d'alimentation. Parmi les combinaisons d'alimentation courantes, on peut citer : le réseau électrique et un générateur, le réseau et un onduleur, l'alimentation principale et l'alimentation de secours, ou encore la sortie d'un système solaire/onduleur et une autre source d'alimentation en courant alternatif.

Dans un système d'alimentation de secours de base, les utilisateurs basculent la charge de l'alimentation normale vers l'alimentation de secours à l'aide du commutateur du générateur. Dans les petits commerces, il peut s'agir simplement d'un commutateur à commande manuelle installé près du tableau de distribution ; tandis que dans les grandes installations commerciales ou industrielles, cette même fonction de commutation peut être assurée par des dispositifs électriques complexes ou des composants commandés.

Le terme “ commutateur de conversion manuel et automatique ” fait généralement référence au mode de déclenchement de l'opération de conversion. Le commutateur de conversion manuel nécessite que l'opérateur actionne manuellement la poignée ou le mécanisme de commande ; quant au système automatique, il utilise une logique de surveillance et de contrôle pour détecter les coupures de courant, et son avantage réside dans le fait qu'il effectue automatiquement l'opération de conversion sans nécessiter d'intervention manuelle.

Le commutateur de transfert sert principalement à sélectionner la source d'alimentation et ne peut pas remplacer automatiquement les fonctions de protection contre les surcharges ou les courts-circuits. À moins que l'équipement ne fasse partie d'un ensemble protégé plus vaste, il doit être utilisé en association avec des disjoncteurs, des fusibles ou d'autres dispositifs de protection.

Cette distinction revêt une importance cruciale au cours du processus d'approvisionnement. Lors du choix d'un commutateur de transfert pour groupe électrogène, il faut souvent tenir compte de la protection en amont et en aval, de l'indice de protection approprié du boîtier, de la configuration des pôles et de la conception de l'entrée de câble. Si le coffret de distribution dans son ensemble n'est pas en mesure de contrôler les courants de défaut, d'offrir un accès pour la maintenance ou de répondre aux conditions d'installation, il ne suffit pas de se fier uniquement au commutateur de transfert d'alimentation.

Le commutateur de transfert ne constitue généralement qu'un élément d'une solution globale et est couramment utilisé dans divers systèmes d'alimentation électrique, tels que les habitations, les commerces, les salles de télécommunications, les petites usines, les systèmes solaires de secours et les tableaux de distribution basse tension.

Qu'est-ce qu'un ATS ?

L'ATS est un commutateur de transfert automatique. Il surveille l'alimentation électrique normale et bascule la charge vers l'alimentation de secours en cas de panne de l'alimentation normale ou si la tension dépasse la plage admissible.

Le commutateur de transfert automatique est couramment utilisé dans les systèmes de secours à générateur, les bâtiments commerciaux, les charges critiques, les sites de communication, les stations de pompage d'eau, ainsi que dans les applications où une commande manuelle s'avère peu pratique ou lorsqu'une réponse rapide est requise. En fonction de la conception spécifique du système, il peut également être utilisé dans des systèmes de secours à onduleur ou à batterie.

Un commutateur de transfert automatique classique ne se contente pas de “ basculer ” d'une source d'alimentation à l'autre. Il effectue en effet la commutation en fonction de la surveillance de la tension, du temps, de la disponibilité de l'alimentation et des conditions de retour, selon une séquence prédéfinie. Dans un système équipé d'un générateur, l'ATS peut également envoyer un signal de démarrage au générateur avant de commuter la charge.

Séquence de fonctionnement de base de l'ATS :

1. Surveiller la source d'alimentation normale.
2. Détecter une perte de tension, une sous-tension ou une alimentation anormale.
3. Mettez en marche ou raccordez la source d'alimentation de secours.
4. Basculer la charge sur l'alimentation de secours.
5. Reprenez l'alimentation normale dès que l'alimentation électrique est stabilisée.

À l'issue de cette procédure, en fonction du contrôleur et des exigences du projet, l'ATS peut prévoir une période de refroidissement ou un délai avant l'arrêt du groupe électrogène. Le comportement précis dépend du modèle, de la logique de commande, de l'interface du groupe électrogène et des normes électriques locales.

Lorsqu'on compare les commutateurs de transfert manuels aux commutateurs de transfert automatiques (ATS), la différence la plus évidente réside dans le mode de fonctionnement : les commutateurs manuels reposent sur une commande manuelle, tandis que les ATS fonctionnent selon une logique de détection et de contrôle. Au moment de faire son choix, il convient d'examiner de manière globale l'importance de la charge, la durée acceptable d'une coupure de courant, la composition du personnel sur site, le budget et la complexité du système d'alimentation de secours.

Qu'est-ce qu'un sectionneur d'isolement ?

Le sectionneur Il sert à déconnecter le circuit de l'alimentation électrique, ce qui permet d'effectuer des travaux d'entretien, d'inspection ou de réparation. Son objectif principal n'est pas de couper l'alimentation électrique, mais d'assurer une déconnexion fiable.

Par exemple, avant d'effectuer des opérations de maintenance sur l'armoire de commande d'une pompe dans une petite usine industrielle, les techniciens peuvent être amenés à déconnecter l'alimentation électrique externe de l'équipement. Le sectionneur offre un point de déconnexion clair, garantissant ainsi que le circuit puisse être coupé avant d'ouvrir l'armoire ou d'intervenir sur les composants internes.

Dans les installations solaires photovoltaïques, les sectionneurs sont couramment utilisés dans les circuits des onduleurs, les panneaux photovoltaïques ou les sections CC/CA afin de permettre au personnel de maintenance de disposer de points de coupure clairs à ces emplacements. Dans les systèmes CVC et les tableaux de commande mécaniques, l'utilisation de sectionneurs permet de mettre hors tension ou d'isoler des équipements spécifiques tout en maintenant en fonctionnement l'ensemble du système de distribution d'énergie de grande puissance.

Le disjoncteur d'isolement n'est pas conçu pour remplacer la fonction de protection contre les défauts. Bien qu'il puisse être capable d'effectuer des opérations de commutation dans certaines conditions, il ne s'agit généralement pas d'un dispositif destiné à couper les courants de court-circuit anormaux ; selon la conception spécifique du circuit, cette tâche doit être assurée par des disjoncteurs ou des fusibles appropriés.

Qu'est-ce qu'un disjoncteur ?

Un disjoncteur est un dispositif de protection conçu pour couper le courant en cas de surcharge ou de court-circuit. Dans un tableau de distribution, il permet de protéger les câbles, les charges et les équipements en aval contre les courants dépassant la plage de fonctionnement sécurisée.

Le disjoncteur réagit aux courants de défaut ou aux surcharges en fonction de ses caractéristiques de déclenchement et de sa capacité de coupure nominale. Prenons l’exemple d’un système simple d’alimentation de secours par générateur. Prenons l'exemple d'un système simple d'alimentation de secours par générateur : en fonctionnement normal, le commutateur de transfert bascule les charges du bâtiment de l'alimentation du réseau vers celle du générateur. Si un court-circuit se produit dans la branche en aval, le disjoncteur doit se déclencher pour isoler le défaut ; le commutateur de transfert lui-même n'offre pas cette fonction de protection contre les défauts.

Il existe différents types de disjoncteurs. Les disjoncteurs miniatures (MCB) sont principalement utilisés dans les petits circuits de distribution d'énergie ; les disjoncteurs moulés (MCCB) sont couramment utilisés dans les tableaux de distribution commerciaux ou industriels à fort courant ; quant aux disjoncteurs à courant continu, ils sont utilisés dans les systèmes à courant continu tels que les circuits photovoltaïques, les systèmes de batteries et les applications de commande en courant continu. Les caractéristiques d'arc et les conditions de tension varient selon les scénarios et diffèrent de celles des circuits à courant alternatif ; par conséquent, les disjoncteurs adaptés à chaque scénario sont également différents.

Il est donc particulièrement important de comparer les disjoncteurs et les sectionneurs. Les disjoncteurs servent à prévenir les surcharges et les courts-circuits, tandis que les sectionneurs servent à couper la connexion entre l'équipement et l'alimentation électrique, garantissant ainsi la sécurité des travaux de maintenance. Dans de nombreux réseaux de distribution, ces deux fonctions sont distinctes et doivent fonctionner conjointement ; aucune des deux ne peut faire défaut.

Commutateur de transfert, ATS, sectionneur et disjoncteur : quelles différences ?

La comparaison présentée dans le texte ci-dessous montre pourquoi ces appareils ne doivent pas être considérés comme interchangeables ; chacun d'entre eux est conçu pour résoudre des problèmes différents au sein du système électrique.

La comparaison entre le commutateur de transfert et le commutateur de transfert automatique (ATS) porte principalement sur la différence entre le transfert manuel et le transfert automatique ; la comparaison entre le disjoncteur et le sectionneur porte quant à elle sur la fonction d'interruption du circuit lors de la protection et de la maintenance de celui-ci. En comparant ces quatre dispositifs entre eux, on peut mieux cerner la situation : le système d'alimentation de secours nécessite des commutateurs, une isolation et une protection, et non pas un simple composant.

Pour les petits tableaux de distribution de secours, si une commande manuelle est envisageable, l'utilisation d'un commutateur manuel de transfert vers le générateur peut suffire pour assurer la commutation de l'alimentation. Toutefois, pour les bâtiments commerciaux équipés d'un éclairage critique, de pompes à eau ou d'équipements de réfrigération, il est plus recommandé d'utiliser un commutateur de transfert automatique. Il convient de noter que, quel que soit le choix retenu, l'installation de disjoncteurs et de sectionneurs reste généralement nécessaire à proximité des équipements de commutation.

Comment choisir le bon appareil pour l'alimentation de secours et la sécurité électrique

Tout d'abord, définissez clairement les fonctions que l'équipement doit remplir. Si le système doit basculer entre deux sources d'alimentation, un commutateur ou un ATS (commutateur de transfert automatique) peut être envisagé ; si le système doit se remettre en marche automatiquement après une coupure de courant, il convient d'étudier la possibilité d'un commutateur de transfert automatique ; si le système doit couper l'alimentation en toute sécurité pour des opérations de maintenance, il convient de prendre en compte les exigences relatives au sectionneur ; si le système nécessite une protection contre les surcharges et les courts-circuits, il convient de choisir un disjoncteur adapté.

Critères de sélection :

• Configuration de l'alimentation électrique : réseau, générateur, onduleur, énergie solaire ou système de batteries
• Mode de commutation requis : manuel ou automatique
• Type de charge et intensité nominale
• Niveau de tension et nombre de pôles
• Nécessité d'une protection contre les surcharges et les courts-circuits
• Exigences en matière d'isolation pour les travaux de maintenance
• Environnement d'installation : intérieur, extérieur, résidentiel, commercial ou industriel
• Respect des normes électriques locales

Dans les applications pratiques du système, plusieurs dispositifs doivent souvent fonctionner conjointement. Par exemple, le système de secours à générateur peut utiliser un commutateur de transfert automatique (ATS) pour la commutation automatique, recourir à des disjoncteurs pour la protection et utiliser des sectionneurs pour garantir la sécurité lors de la maintenance. Quant au système de secours photovoltaïque solaire, il peut comprendre des sectionneurs CC, des disjoncteurs CC, des dispositifs de protection contre les surtensions, des disjoncteurs CA et des dispositifs de commutation. La configuration spécifique dépend du mode d’interaction entre l’onduleur, le réseau électrique et la charge de secours.

Pour les petits bâtiments commerciaux, le coffret de distribution peut être équipé d'une entrée réseau, d'une entrée générateur, d'un dispositif de conversion, d'un disjoncteur de sortie et d'un dispositif de protection contre les surtensions. La conception appropriée dépend du courant nominal, de la configuration monophasée ou triphasée, de l'environnement du coffret, du câblage et des spécifications d'installation applicables.

Scénarios d'application courants

Alimentation de secours pour les particuliers et les petites entreprises

Dans les habitations, les petits commerces, les cabinets médicaux ou les bureaux, l'alimentation de secours est généralement assurée par des générateurs ou des onduleurs. Lorsque les opérateurs ont la possibilité de basculer manuellement l'alimentation en cas de coupure de courant, le choix de commutateurs manuels permet de simplifier la conception et de maîtriser les coûts.

Lorsque la reprise automatique de la charge est nécessaire ou qu'il n'y a pas de personnel qualifié sur place, le système ATS est plus adapté. C'est le cas, par exemple, dans des environnements tels que les entrepôts frigorifiques, les pompes à eau, les salles de télécommunications, les systèmes de sécurité et certains circuits d'éclairage commerciaux.

Au moment de choisir entre un commutateur manuel et un commutateur de transfert automatique pour équiper un groupe électrogène, il convient également de prendre en compte des facteurs tels que la fréquence des coupures de courant, la rapidité requise pour le rétablissement de l'alimentation, ainsi que la nécessité ou non d'un préchauffage ou d'un système de contrôle du démarrage du groupe électrogène.

Systèmes photovoltaïques et onduleurs

Les installations solaires photovoltaïques intègrent généralement plusieurs fonctions techniques. Des sectionneurs CC peuvent être utilisés pour couper la connexion au niveau des chaînes photovoltaïques ; si la conception l'exige, des disjoncteurs CC peuvent protéger certains circuits CC ; des dispositifs de protection contre les surtensions contribuent à réduire le risque de dommages causés par des surtensions transitoires ; des disjoncteurs CA et des sectionneurs peuvent être installés à la sortie de l'onduleur ou à proximité du coffret de distribution.

Lorsqu'il est nécessaire de basculer la charge entre l'alimentation du réseau et la sortie de secours de l'onduleur, un commutateur de transfert peut être utilisé. Dans les systèmes plus sophistiqués, la logique de commutation automatique peut être intégrée à l'onduleur ou à une armoire externe. Le choix de l'équipement dépend de la tension et du courant du système, de la configuration CA/CC, de la méthode de mise à la terre, du type d'onduleur et de la réglementation électrique locale.

Tableaux de distribution industriels

Les tableaux de distribution industriels nécessitent généralement une conception en plusieurs niveaux. Les tableaux de distribution utilisés dans les usines peuvent comprendre des disjoncteurs d'entrée, des sectionneurs principaux, des systèmes de barres omnibus, des dispositifs de conversion, des circuits de sortie, des dispositifs de protection des moteurs, des dispositifs de protection contre les surtensions et des circuits de commande indépendants.

Dans ce contexte, le choix entre un commutateur de transfert manuel et un commutateur de transfert automatique (ATS) repose sur trois facteurs clés : le temps d'arrêt de production admissible, l'exposition aux risques liés aux processus, ainsi que les coûts opérationnels et de main-d'œuvre associés à l'intervention humaine. Les solutions de transfert manuel peuvent convenir aux charges non critiques ; toutefois, pour les charges dont l'interruption pourrait compromettre la sécurité, entraîner des pertes importantes de produits ou perturber les opérations essentielles, un ATS constitue une solution techniquement justifiée et prudente sur le plan opérationnel.

Les acheteurs industriels doivent également vérifier l'indice de protection du boîtier, la résistance mécanique, l'espace disponible pour le câblage, les performances de dissipation thermique, le courant nominal, la capacité de coupure du dispositif de protection, ainsi que la coordination entre les protections de niveau supérieur et inférieur.

Maintenance et arrêt d'urgence

Veiller à ce que la procédure d'arrêt soit simple. L'équipe chargée de l'alimentation électrique doit disposer d'une méthode claire pour couper l'alimentation des équipements avant d'effectuer toute opération de maintenance. C'est pourquoi des sectionneurs et des disjoncteurs sont généralement installés à proximité de la machine, dans le tableau de distribution ou au niveau de l'ouverture d'accès pour la maintenance de l'équipement.

En matière de commande d'urgence, en fonction de l'équipement spécifique et des normes applicables, le schéma de conception peut nécessiter l'utilisation de disjoncteurs, d'interrupteurs-sectionneurs, de contacteurs, de circuits d'arrêt d'urgence ou d'autres dispositifs. Il ne faut pas confondre ces termes à la légère. Les dispositifs sélectionnés doivent répondre aux exigences en matière de fonctions électriques, de courants nominaux, de conditions de fonctionnement et de sécurité.

Conclusion

Un commutateur de transfert, un ATS, un sectionneur et un disjoncteur ne sont pas interchangeables. Un commutateur de transfert permet de basculer d'une source d'alimentation à une autre. Un commutateur de transfert automatique effectue ce basculement de manière automatique. Un sectionneur sert à couper l'alimentation lors des opérations de maintenance. Un disjoncteur coupe le circuit en cas de surcharge ou de court-circuit.

En matière de commande d'urgence, en fonction de l'équipement spécifique et des normes applicables, le schéma de conception peut nécessiter l'utilisation de disjoncteurs, d'interrupteurs-sectionneurs, de contacteurs, de circuits d'arrêt d'urgence ou d'autres dispositifs. Il ne faut pas confondre ces termes à la légère. Les dispositifs sélectionnés doivent répondre aux exigences en matière de fonctions électriques, de courants nominaux, de conditions de fonctionnement et de sécurité.

OOHMAGE peut prendre en charge la sélection spécifique à chaque projet de coffrets de distribution, de commutateurs de transfert, de disjoncteurs, de sectionneurs, de disjoncteurs CC, de parafoudres et de coffrets de regroupement photovoltaïques. La solution la plus adaptée doit être choisie en fonction de la tension, du courant, de la configuration des pôles, de l'environnement d'installation, du schéma de protection et des normes locales.

Pour les acheteurs qui comparent différents produits, la question essentielle à se poser ne se résume pas simplement à “ Quel appareil dois-je acheter ? ”. Une question plus pertinente serait : “ Quelles fonctions ce système électrique doit-il remplir en toute sécurité ? Et quels appareils sont nécessaires pour assurer chacune de ces fonctions ? ”

Foire aux questions

Quelle est la différence entre un commutateur de transfert et un ATS ?

Le commutateur de transfert sert à basculer la charge entre deux sources d'alimentation. Le commutateur de transfert automatique (ATS) effectue automatiquement la commutation dès qu'il détecte une coupure de courant ou une anomalie dans l'alimentation électrique.

Un commutateur de transfert peut-il remplacer un disjoncteur ?

Non. Le commutateur de transfert sert principalement à basculer l'alimentation électrique, tandis que le disjoncteur assure la protection contre les surcharges et les courts-circuits.

Un sectionneur, c'est la même chose qu'un disjoncteur ?

Non. Le sectionneur sert à isoler le circuit à des fins de maintenance, tandis que le disjoncteur coupe le courant de défaut et le courant de surcharge en fonction de ses paramètres nominaux et de son seuil de déclenchement.

Ai-je besoin d'un ATS pour l'alimentation de secours par groupe électrogène ?

S'il est nécessaire de basculer automatiquement la charge en cas de coupure de courant normale, il convient d'utiliser un commutateur de transfert automatique (ATS) ; si une commande manuelle est acceptable, un commutateur de transfert de générateur pourrait alors s'avérer plus adapté.

Quel dispositif faut-il utiliser pour l'isolation d'un onduleur solaire ?

En fonction de la conception du système et de la réglementation locale, le système d'onduleurs solaires peut devoir être équipé de sectionneurs CC, de sectionneurs CA, de disjoncteurs CC, de disjoncteurs CA et de dispositifs de protection contre les surtensions.

Un coffret de distribution peut-il comporter à la fois un commutateur de transfert, un sectionneur et un disjoncteur ?

Oui. De nombreux coffrets de distribution pratiques intègrent des fonctions de commutation, d'isolation pour la maintenance et de protection des circuits au sein d'un ensemble coordonné.