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06 june 2014 | La Revue POLYTECHNIQUE 04/2014 | Électrotechnique

Un système d’installation pour la distribution d’énergie

Patrick Meier*

En cette période de décentralisation croissante, les demandes de système d’installation pour la distribution d’énergie sont en augmentation. Les installations doivent être simples, rapides, souples et le meilleur marché possible. Le système d’installation QPD de Phoenix Contact propose des solutions intéressantes adaptées à des applications diverses.

Dans les projets d’infrastructure destinés à l’éclairage des ponts ou des tunnels, sur les chantiers, ainsi que pour d’innombrables autres applications prenant en compte des conditions environnementales difficiles, on utilise les systèmes d’installations avec des types de raccordement très divers. On privilégie souvent des raccords filetés, sertis ou à ressort – ces techniques étant considérées comme particulièrement fiables. Toutefois, la préparation des conduites à raccorder, qui prend beaucoup de temps, paraît être un handicap. Etant donné que le facteur temps influence toujours plus fortement le coût global d’une installation, il faut en tenir compte dès le développement et l’étude des appareils et installations. Des connecteurs industriels appropriés permettent d’économiser temps et argent.
 
Fig. 1: Un cas d’application typique: même dans un environnement difficile, le système d’installation illumine l’obscurité.
 

Adapté à une utilisation industrielle
Le système d’installation QPD adapté à une utilisation industrielle, dans des variantes à quatre et cinq pôles, dispose de l’indice de protection IP68/IP69K, ainsi que d’une résistance aux chocs selon le degré de protection IK07. Il supporte des tensions atteignant 690 V et des courants jusqu’à 20 A.
La technique IDC (Insulation Displacement Connector – voir l’encadré) permet de câbler des conduites rigides et souples d’une section de 1,0 à 2,5 mm2. Les contacts IDC traversent différentes isolations de conducteurs en PE, PVC, ETP ou caoutchouc, par exemple. Ce système d’installation dispose de tous les composants essentiels pour distribuer l’énergie; même les installations fortement ramifiées ne posent aucun problème. L’option consistant à utiliser le système de manière fixe ou embrochable, permet d’importantes économies dans les installations complexes.
L’utilisation de la technique de raccordement rapide QUICKON permet de réduire jusqu’à 80 pour cent les temps d’installation, ainsi que les coûts qui en résultent; peu importe que l’installation se fasse dans un environnement normal ou dans un milieu hostile.
Un éclairage public en Finlande illustre un bon exemple d’environnement difficile. Il y règne des températures inférieures à zéro degré, des vents violents, ainsi qu’un air fortement humide. La décision en faveur du système d’installation QPD a été prise non seulement en raison de sa facilité et de sa rapidité d’installation, mais également de la robuste de sa construction et de sa haute fiabilité.
 
Fig. 2: Une grande souplesse: le système d’installation se distingue par ses utilisations possibles.
 

Simplicité d’installation
Lors de l’installation sur site, il suffit de dénuder le câble, puis d’attribuer et d’insérer les conducteurs en respectant leurs pôles, qui sont clairement reconnaissables sur le corps de l’épissure. Aucun outil spécial n’est nécessaire pour cette opération. On visse méticuleusement l’écrou QUICKON – dès le premier tour de vis, le couple de serrage augmente sensiblement. Ce point doit être forcé, afin d’introduire complètement les conducteurs dans les contacts IDC et de pouvoir sectionner l’isolation. Comme pour un presse-étoupe, on étanche ensuite le conducteur et on met en place le protecteur du cordon.
L’écrou constitue une particularité du système d’installation. Il comporte un filetage en deux parties - l’une grossière, l’autre fine - fonctionnant comme un entraînement. Ces pas de vis différents permettent d’introduire aisément l’écrou et le corps de l’épissure dans le boîtier lors du câblage et de les ressortir lors de la déconnexion. Cette fonction brevetée fait la simplicité du système d’installation QPD et le rend convivial.
Le codage spécifique du corps de l’épissure empêche pratiquement toute erreur d’enfichage. Le codage permet, en outre, de trouver plus facilement la bonne position de connexion (figure 2). En plus des traversées de paroi avec des  filetages M20 et M25, le programme de distribution d’énergie à quatre et cinq pôles comprend une combinaison de raccords et de traversées de paroi, comme des distributeurs en H et en T, des raccords, ainsi qu’un connecteur.
Afin d’accroître durablement la souplesse du système d’installation, il est continuellement développé. Des variantes de 5 x 6 mm2 sont déjà à l’étude pour l’année 2014. Cette demande est intéressante pour des applications de courants jusqu’à 40 A. Des variantes avec distributeur en T et une section réduite de 6 à 2,5 mm2 sont possibles – la variance est ici pratiquement illimitée.
 
Technique de raccordement rapide IDC - Connecteur à déplacement d’isolant
La technique IDC existe déjà depuis de nombreuses années dans le secteur des télécommunications, de l’industrie automobile et de l’électronique. On l’appelle également technique LSA, car elle n’a besoin ni de soudage, ni de vissage, ni d’isolation (en allemand (L)öten, (S)chrauben, (A)bisolieren). Les fils  du conducteur dénudé sont tout simplement guidés et séparés sans opération préalable à l’aide d’un outil spécial, entre les lames de coupe du contact IDC.
  • On place tout d’abord le fil à travers les biseaux qui sont fixés aux lames de coupe, dans la bonne position, puis on le centre. On obtient ainsi une connexion régulière (à gauche dans la figure).
  • On sépare ensuite les lames de coupe du contact IDC, de l’isolation du fil. Ceci s’effectue, d’une part, par la pression axiale sur les fils et, d’autre part, grâce à la forme conique de l’entonnoir de coupe (au centre dans la figure).
  • Après la séparation de l’isolation du fil, on établit les contacts avec les torons. La connexion étanche aux gaz, qui protège la zone de contact des influences de l’environnement, est un avantage (à droite dans la figure).
 
On peut ainsi utiliser un contact IDC y compris en présence d’une humidité de l’air élevée – comme dans les tunnels de lavage -, sans qu’il n’y ait de problème de corrosion. Avec les techniques de raccordement IDC, la fiabilité par rapport aux techniques de connexion courantes, comme les raccords filetés ou à ressort, par exemple, n’est pas non plus en reste. Grâce à l’effet ressort des lames de coupe IDC, les environnements présentant de fortes vibrations ne posent pas de problème non plus.
 
Avec l’IDC, c’est plus rapide – centrer le conducteur (à gauche), découper l’isolation du fil (au centre), établir le contact (à droite).

 

Une flexibilité élevée
En raison de la structure spéciale des contacts, les cycles de connexion sont limités à un maximum de dix – ce qui n’est pas forcément un inconvénient. Pour des cycles de connexion plus élevés, on  peut utiliser le connecteur – lorsqu’on monte et démonte souvent des installations comme des manèges pour les fêtes foraines ou des machines de chantier, par exemple. Les cycles de branchement du connecteur sont limités à cinquante. Le connecteur peut certes être utilisé pendant plus longtemps, mais une force de déverrouillage supérieure à 5 Nm n’est alors plus garantie (figure 3).
 
Fig. 3: Un haut potentiel d’économies: si l’installation n’est pas construite pour durer, c’est le connecteur qui entre en action.

 

Le connecteur lui-même gagne en importance, en particulier pour des applications très souples. Dans sa variante à cinq pôles, il dispose, outre d’une connexion PE à précoupure, d’un filetage SPEEDCON segmenté, si bien qu’on peut le connecter avec le raccordement QUICKON en effectuant un quart de tour. Afin de compliquer l’ouverture du connecteur par des personnes non autorisées dans les lieux publics, un tournevis d’usage courant est nécessaire. Avec le codage existant, une erreur d’enfichage est pratiquement impossible. Tous les articles du système d’installation sont exécutés non branchés avec l’indice de protection IP20 – et ainsi protégés contre les contacts fortuits avec les doigts.

De quoi faut-il tenir compte lors de l’installation avec le système QPD?
Pratiquement n’importe quel type de distribution d’énergie est possible si l’on respecte les points suivants.
  • L’écrou et le corps de l’épissure doivent être raccordés correctement avec le boîtier – ils sont vissés ensemble jusqu’à ce que l’on ressente nettement un clic.
  • Desserrer l’écrou avec une force d’au moins 5 Nm – c’est seulement ainsi que l’on obtient l’indice de protection IP68/IP69k.
  • Les sections des conducteurs ne doivent pas être supérieures à 2,5 mm² - c’est de cette façon seulement qu’on sectionne avec sûreté l’isolation des fils et que l’on établit le contact.
  • La température de l’installation doit se situer entre -5  et +50 °C. En dehors de cette plage, l’isolation du fil est trop cassante ou trop malléable et il alors est difficile de la couper pour réaliser les contacts IDC.
  • Des conducteurs en PVC, en PE, en ETP et en caoutchouc permettent toujours d’obtenir le contact. Avec des fils confectionnés dans d’autres matériaux, il faut d’abord faire un test et l’approuver.
  • Des conducteurs rigides et souples permettent parfaitement d’établir des contacts. Les conducteurs très souples de la catégorie 6 sont une particularité. Dans ce cas, le diamètre des torons ne doit pas être inférieur à 0,15 mm², afin d’éviter tout cisaillement.

 

PHOENIX CONTACT AG
8317 Tagelswangen
Tél.: 052 354 55 55
www.phoenixcontact.ch

 

* Chef de la division Connecteurs d’appareils, Phoenix Contact AG, Tagelswangen