Téléchargez notre catalogue de produits 2025 pour obtenir les schémas détaillés et les paramètres techniques de tous les composants des appareillages de commutation.
Obtenir le catalogue Téléchargez notre catalogue de produits 2025 pour obtenir les schémas détaillés et les paramètres techniques de tous les composants des appareillages de commutation.
Obtenir le catalogue
Choisir la bonne bobine de fermeture pour un disjoncteur à vide (VCB) semble être une décision d’ingénierie simple, mais une erreur peut avoir de lourdes conséquences. Une incompatibilité entre la tension assignée de la bobine et l’alimentation de commande CC du poste peut empêcher la fermeture du disjoncteur en cas de défaut, faire griller la bobine sous alimentation prolongée ou, plus dangereusement, provoquer une défaillance intermittente qui ne se manifeste que lors d’une manœuvre fortement sollicitée. Le mot-clé principal de ce sujet, **dimensionnement de la bobine de fermeture VCB CC 110 V CC 220 V**, reflète une difficulté réelle et récurrente des projets d’appareillage moyenne tension : savoir précisément quelle bobine spécifier, pourquoi la famille de tension est déterminante et comment vérifier le choix par rapport à la conception du système de commande.
Cet article présente les principes mécaniques et électriques du fonctionnement d’une bobine de fermeture, les différences d’ingénierie entre les systèmes de commande en 110 V CC et 220 V CC, les critères pratiques de dimensionnement qui guident le choix de la bobine et les contrôles de mise en service qui confirment la conformité de l’installation.
—
Un disjoncteur à vide de moyenne tension utilise généralement un mécanisme à ressort à énergie accumulée pour atteindre la vitesse de contact élevée nécessaire à une coupure fiable. Avant l’exécution d’un ordre de fermeture, le ressort de fermeture doit être complètement chargé, manuellement au moyen d’une manivelle à cliquet ou automatiquement par un moteur électrique de charge. Une fois le ressort complètement chargé et le disjoncteur en position ouverte, l’alimentation de la bobine de fermeture libère le verrou du ressort.
Selon le guide d’utilisation EvoPact de Schneider Electric, un disjoncteur MT à ressort se ferme lorsque la bobine de fermeture libère son ressort chargé ; le mécanisme peut être chargé manuellement ou par un moteur électrique. La bobine de fermeture ne fournit pas l’énergie mécanique nécessaire au déplacement des contacts : elle agit uniquement comme déclencheur électromagnétique du verrou. Cette distinction est essentielle au dimensionnement, car le cycle de service de la bobine est extrêmement court (généralement 50–200 ms par manœuvre), tandis que le courant de pointe appelé pendant ce bref intervalle peut être très élevé par rapport à celui d’un solénoïde de service continu de taille similaire. Le guide de sélection du calibre du disjoncteur aide à traduire le régime du système en caractéristiques du disjoncteur à confirmer.
Pour les ingénieurs, la conséquence pratique est que la bobine de fermeture est conçue pour un service impulsionnel, et non pour un service thermique continu ou même intermittent. Si le contact auxiliaire qui met la bobine hors tension après le déverrouillage ne s’ouvre pas rapidement, la bobine surchauffe en peu de temps. C’est pourquoi les relais anti-pompage et la séquence des interrupteurs auxiliaires internes du disjoncteur font partie intégrante du circuit de la bobine de fermeture ; ce ne sont pas des accessoires facultatifs.
—
De nombreux ingénieurs choisissent une bobine en se concentrant sur sa tension de fonctionnement et supposent que toute bobine étiquetée « 110 V CC » est interchangeable entre tous les types de disjoncteurs et tous les systèmes de batteries CC fonctionnant nominalement à 110 V. Cette hypothèse est incorrecte, d’autant que la tension du système de batterie installé peut être différente lorsqu’il est en charge.
La documentation des accessoires d’ABB distingue explicitement les familles nominales de tension de commande CC, notamment les plages 110/127 V et 220/250 V, et précise que la bobine utilisée doit correspondre au disjoncteur approuvé et à la conception de l’alimentation de commande, et non être choisie d’après la seule tension nominale. Cette recommandation reflète la réalité technique : une bobine de fermeture est un dispositif électromagnétique propre à une tension donnée, dont la résistance de l’enroulement, l’inductance et la géométrie du noyau sont optimisées pour une plage définie tension-courant. Installer une bobine 220 V sur un jeu de barres 110 V ne réduit pas simplement la force : le flux peut être insuffisant pour libérer le verrou. À l’inverse, alimenter une bobine 110 V par un jeu de barres 220 V, même brièvement lors d’un transfert de jeu de barres ou d’un défaut d’onduleur, peut détruire l’isolation de l’enroulement dès le premier cycle de fonctionnement.
Les deux principales familles de tension de commande des postes de distribution moyenne tension sont :
IEC 62271-1 constitue le cadre de spécification commun des appareillages et équipements de commande CA haute tension au-dessus de 1 kV ; pour un circuit de commande VCB donné, la norme définie par le projet et la documentation du fabricant restent les références faisant autorité. La plage de tension acceptable pour le fonctionnement de la bobine de fermeture — tension minimale d’attraction et tension maximale maintenue — doit donc être confirmée dans la fiche technique du fabricant correspondant exactement au modèle de disjoncteur installé, et non déduite d’un tableau IEC générique. Consultez le Gamme de VCB XBRELE comme point de départ pratique pour faire correspondre le format de disjoncteur requis à l'application.
—
Le système de commande 110 V CC est historiquement courant dans les réseaux de distribution des services publics et les postes d’usines industrielles où la batterie du poste est un système au plomb ou VRLA de tension nominale 110 V. Il offre plusieurs avantages pratiques :
**Contraintes d’isolation réduites sur les câbles et les borniers.** À 110 V CC, le câblage de commande peut utiliser une isolation de tension inférieure et le risque d’arc sur les borniers pendant la maintenance est réduit par rapport aux systèmes 220 V. Cet aspect compte dans les environnements de câblage secondaire dense, tels que les panneaux d’appareillage débrochables.
**Résistance et courant de la bobine.** Une bobine de fermeture 110 V CC présente généralement une résistance nominale comprise entre 10–30 Ω (avec des variations importantes selon le fabricant et la taille du châssis du disjoncteur), ce qui entraîne des courants d’appel initiaux de plusieurs ampères. Le courant de la bobine diminue lorsque le plongeur se met en place et que la réluctance du circuit magnétique change. Les ingénieurs qui dimensionnent le chargeur de batterie et les sections de câbles doivent tenir compte du courant transitoire, et pas seulement de la valeur en régime établi.
**Marge de dimensionnement de la batterie.** Dans un système nominal de 110 V, la tension réelle aux bornes en charge flottante est souvent de 115–125 V. En fin de décharge, la batterie peut descendre à 88–100 V. Il faut vérifier que la bobine de fermeture fonctionne de façon fiable à la tension minimale de fin de décharge, situation critique lors d’un ordre de fermeture sur défaut juste après un déclenchement de protection, précisément lorsque l’alimentation de commande est la plus sollicitée. Si une commande ou le résultat d’une manœuvre est anormal, poursuivez avec le Guide de dépannage de la fermeture et de l'ouverture du VCB.
**Applications types.** Le 110 V CC est souvent spécifié pour les appareillages intérieurs 11 kV et 33 kV des services publics, les salles de commande des installations industrielles de procédé et les systèmes d’automatisation de la distribution où le budget des équipements secondaires favorise une commande à basse tension.
—
Le système de commande 220 V CC est courant dans les postes de transport, les grandes installations industrielles et toute application où la batterie du poste est déjà spécifiée à 220 V nominal pour les charges de protection et de SCADA. L’utilisation du même jeu de barres 220 V pour les relais de protection et la commande de l’appareillage réduit le nombre de systèmes de batteries et de chargeurs requis sur site.
**Résistance de bobine plus élevée et courant plus faible.** Pour une même force de sortie de la bobine, l’enroulement d’une bobine 220 V nécessite environ deux fois la résistance d’un modèle équivalent 110 V (selon la loi d’Ohm : à puissance égale, doubler la tension exige de doubler la résistance). Le courant de pointe par manœuvre de fermeture est donc plus faible, ce qui facilite le dimensionnement des câbles sur de longues liaisons entre le local des batteries et le panneau d’appareillage. Dans les grandes installations comportant de nombreux départs, la réduction cumulée de la demande en courant sur le jeu de barres 220 V CC est importante.
**Isolation de l’enroulement.** La tension plus élevée exige une isolation plus robuste entre les couches de l’enroulement. Cette exigence est prise en compte dans les spécifications de fabrication, mais elle confirme qu’une bobine 110 V ne doit jamais être alimentée par un jeu de barres 220 V, même temporairement.
**Sensibilité à la chute de tension.** Dans un système nominal 220 V, la chute de tension absolue le long du câble CC représente un pourcentage plus faible de la tension nominale que dans un système 110 V, pour une résistance de câble et un courant donnés. Les conceptions 220 V CC tolèrent donc légèrement mieux les longues liaisons de commande avant que la chute de tension ne devienne une contrainte de dimensionnement.
**Performances en fin de décharge.** À profondeur de décharge relative identique, la tension minimale aux bornes d’une batterie 220 V sera d’environ 176–198 V. Il faut vérifier dans les données du fabricant que la bobine fonctionne de façon fiable à cette valeur minimale, en particulier pour les disjoncteurs soumis à une forte précharge du ressort.
—
Le dimensionnement d’une bobine de fermeture n’est pas un calcul autonome : il consiste à vérifier que la bobine choisie est compatible avec l’alimentation de commande disponible sur toute sa plage de tolérance. La démarche suivante correspond aux bonnes pratiques d’ingénierie :
**Étape 1 : confirmer la tension nominale du système CC du poste.** Cette valeur provient du document de conception électrique du projet, et non de la plaque signalétique du VCB. Le panneau du disjoncteur est alimenté par un tableau de distribution CC, qui définit la famille de tension nominale.
**Étape 2 : obtenir les références de bobines de fermeture approuvées par le fabricant pour le modèle et le châssis concernés.** Comme la bobine doit correspondre à la conception approuvée du disjoncteur, la documentation des accessoires du fabricant fait autorité. Les références génériques des catalogues de distributeurs peuvent ne pas tenir compte des différences propres à une génération de disjoncteurs.
**Étape 3 : vérifier la plage de tension de fonctionnement par rapport aux performances de la batterie.** Calculez la tension minimale prévue du jeu de barres CC aux bornes de la bobine dans les conditions les plus défavorables : tension de la batterie en fin de décharge, diminuée de la chute de tension dans le câble entre le tableau CC et les bornes de la bobine. Le résultat doit dépasser la tension minimale d’attraction de la bobine indiquée dans la fiche technique du fabricant.
**Étape 4 : vérifier la tension maximale par rapport au seuil d’endommagement de la bobine.** Calculez la tension maximale prévue aux bornes de la bobine : batterie en charge flottante avec le chargeur au débit maximal et sans chute de tension (la résistance du câble intervient dans le calcul de la tension minimale, et non de la tension maximale). Confirmez que cette valeur ne dépasse pas la tension maximale admissible de la bobine.
**Étape 5 : dimensionner le câble CC du circuit de fermeture.** Le câble doit supporter le courant d’appel de pointe sans chute de tension excessive. Une règle d’ingénierie courante consiste à limiter la chute de tension du circuit de la bobine de fermeture à 10–15 % au maximum de la tension nominale au courant de pointe ; toutefois, la spécification propre au projet ou l’IEC 62271-1 telle qu’appliquée par la norme du projet prévaut.
**Étape 6 : confirmer la séquence anti-pompage et celle des contacts auxiliaires.** Le circuit de mise hors tension de la bobine de fermeture doit s’ouvrir dans le délai spécifié par le fabricant afin d’éviter sa surchauffe. Vérifiez le temps de commutation de l’interrupteur auxiliaire dans la fiche technique du mécanisme du disjoncteur.
—
Certains problèmes de terrain proviennent d’une mauvaise compréhension du rapport entre la tension nominale CC et la tension réelle du jeu de barres au moment de l’ordre de fermeture. En pratique, un système nominal 110 V CC peut fonctionner entre environ 88 V (batterie déchargée, chargeur indisponible) et environ 140 V (chargeur en service, batterie complètement chargée et légère surtension). Certains systèmes CC conçus sur mesure ont une tolérance plus étroite, mais la spécification de la bobine de fermeture doit couvrir toute la plage crédible.
La tension minimale d’attraction de la bobine de fermeture est le paramètre le plus critique pour la sécurité : si la bobine ne peut pas libérer le verrou du ressort à la tension minimale crédible du jeu de barres, après prise en compte de la chute dans le câble, le disjoncteur ne se fermera pas sur commande. Ce scénario est particulièrement dangereux dans les applications de réenclenchement automatique ou de transfert de jeu de barres, où un échec de fermeture peut laisser une charge hors tension ou un défaut persistant.
La tension maximale admissible joue sur la durée de vie de la bobine. Bien qu’il s’agisse d’un dispositif impulsionnel, une surtension maintenue, même pendant le bref temps d’alimentation, peut accélérer la dégradation de l’isolation. Dans les systèmes 220 V avec une charge flottante élevée, le jeu de barres peut se maintenir à 240–250 V. Cette valeur appartient à la famille nominale 220/250 V, mais doit être vérifiée par rapport à la fiche technique de la bobine.
—
Avant la mise sous tension d’un VCB dans son installation définitive, le circuit de la bobine de fermeture doit être vérifié au moyen d’une procédure de mise en service structurée :
Ces étapes concordent avec la philosophie de mise en service des cadres d’essais de réception en usine et sur site des appareillages MT : le circuit de commande est vérifié indépendamment du circuit primaire avant toute mise sous tension haute tension. Utilisez la liste de contrôle de réception usine et site du VCB pour assurer la traçabilité des preuves d’usine et de site jusqu’au transfert.
—
La différence essentielle tient à la conception de l’enroulement : une bobine de fermeture 220 V CC présente une résistance environ deux fois supérieure à celle d’une bobine 110 V CC conçue pour fournir une puissance mécanique équivalente. Le courant de pointe est donc plus faible, mais une isolation de tension supérieure est nécessaire. Ces deux types ne sont pas interchangeables : installer une bobine 110 V sur une alimentation 220 V, ou une bobine 220 V sur une alimentation 110 V, provoquera une défaillance de la bobine ou un défaut de fonctionnement. La famille de tension doit correspondre à la conception de l’alimentation de commande CC du poste, et la référence de bobine doit provenir de la liste d’accessoires approuvée par le fabricant du VCB pour le modèle exact de disjoncteur.
La tension minimale de fonctionnement, également appelée tension minimale d’attraction, est la tension d’alimentation CC la plus basse à laquelle la bobine de fermeture peut produire une force électromagnétique suffisante pour libérer le verrou du ressort. Cette valeur dépend du fabricant et du modèle de disjoncteur ; elle est généralement exprimée en pourcentage de la tension nominale (couramment 70–85 % de la valeur nominale). Les ingénieurs doivent vérifier que la tension réelle du jeu de barres CC aux bornes de la bobine, dans les conditions les plus défavorables (batterie en fin de décharge et chute de tension dans le câble), reste égale ou supérieure à ce seuil. L’IEC 62271-1 fournit le cadre général, mais la documentation du fabricant propre au projet fait autorité pour la valeur exacte.
Le relais anti-pompage empêche les manœuvres de fermeture répétées lorsque l’ordre de fermeture reste alimenté pendant le déclenchement du disjoncteur sur défaut. Sans logique anti-pompage, le disjoncteur pourrait se refermer plusieurs fois rapidement sur un défaut, ce qui endommagerait le mécanisme, surchaufferait la bobine et accumulerait une énergie de défaut dangereuse. Le relais est câblé de manière à bloquer la réalimentation de la bobine après un déclenchement jusqu’à la suppression puis à la réapplication du signal de fermeture. La vérification de la fonction anti-pompage est une étape obligatoire de toute liste de contrôle de mise en service d’un VCB et est directement liée au dimensionnement et à la séquence corrects du circuit de la bobine de fermeture.
Sur site, l’ingénieur doit d’abord confirmer la famille de tension nominale du jeu de barres CC à partir des documents de conception électrique du projet. Il doit ensuite mesurer la tension réelle aux bornes de la bobine en charge flottante et, si le matériel d’essai le permet, dans une simulation de fin de décharge. Comparez les deux valeurs extrêmes mesurées aux tensions minimale et maximale admissibles publiées par le fabricant. Si la valeur minimale mesurée descend sous le seuil d’attraction après prise en compte de la chute de tension maximale dans le câble, il faut augmenter sa section ou réduire l’impédance de la source CC. Si la valeur maximale dépasse la tension assignée de la bobine, le réglage du chargeur ou une solution par résistance en série doit être examiné avec le fabricant. Consignez la preuve de cette vérification dans le procès-verbal de réception sur site.
Le choix d’une bobine de fermeture hors de la plage d’accessoires approuvée par le fabricant pour un modèle donné de VCB entraîne plusieurs risques à la fois. La géométrie mécanique de la bobine peut ne pas s’adapter correctement au mécanisme de libération du verrou et provoquer un engagement incomplet. Ses caractéristiques électriques — résistance, inductance et profil de force — peuvent ne pas produire le bon temps de déplacement du plongeur par rapport à la séquence de l’interrupteur auxiliaire, ce qui peut griller la bobine si sa mise hors tension est retardée. La garantie du fabricant et la certification d’essai de type de l’ensemble peuvent également être annulées. Comme l’IEC 62271-1 confie la conception complète du circuit de commande à la norme du projet et à la documentation du fabricant, tout écart par rapport à la spécification approuvée de la bobine exige une revue d’ingénierie formelle et, dans de nombreuses juridictions, de nouveaux essais de validation avant la mise en service du disjoncteur.
