Le montage sur rail DIN a révolutionné les armoires électriques depuis son introduction dans les années 1920. Découvrez pourquoi ce système connaît un tel succès.
Cet article est publié par pÉlectrique dans le cadre d’un partenariat exclusif de contenu numérique avec Bodo’s Power Systems.
Le montage sur rail DIN a transformé les armoires électriques depuis que l’idée a été introduite dans les années 1920, dans le but de standardiser le montage des équipements et de permettre l’interchangeabilité entre les fabricants. DIN (Deutsche Industrie Norm ou norme industrielle allemande) et le succès du système de rail DIN se sont rapidement étendus au-delà de l’Allemagne, devenant finalement la norme européenne DIN EN 60715. La simplicité et la polyvalence du système de rail DIN, où les composants peuvent facilement s’enclencher ou se déclipser pour des mises à niveau ou remplacements de maintenance, ont conduit à la fabrication d’une large gamme de composants électriques destinés au montage sur rail DIN, tels que des disjoncteurs, des relais, des contacteurs, des bornes, des composants de réseaux de données (KNX, DALI, Ethernet), des contrôleurs logiques programmables (PLC) et des blocs d’alimentation (Figure 1).
Figure 1. Installation typique sur rail DIN. Image utilisée avec la courtoisie de Bodo’s Power Systems [PDF] et partiellement Shutterstock.com
Les clés du succès du système de rail DIN
Tout d’abord, l’approche modulaire permet d’assembler, de déplacer ou de réorganiser rapidement les armoires et panneaux électriques pour une utilisation optimale de l’espace disponible, avec simplement un tournevis standard d’électricien. Aucun perçage, découpe ou filetage n’est nécessaire. Les armoires et panneaux électriques sont souvent disponibles avec des rails préinstallés, ce qui permet de commencer l’installation immédiatement.
Deuxièmement, le système de rail DIN permet des mises à niveau ou des réparations faciles sans perturber les autres composants : une pièce défectueuse peut être simplement déclipsée et remplacée sans affecter les autres éléments. Si la nouvelle pièce est légèrement plus grande que l’ancien module, les composants existants peuvent être déplacés le long du rail pour faire de l’espace.
Troisièmement, toutes les dimensions des rails de montage étant standardisées, les pièces de différents fabricants sont interchangeables et compatibles de montage. Sur un seul rail, différents composants électriques peuvent être mélangés librement, donc, par exemple, des blocs de connecteurs peuvent être placés à côté des blocs d’alimentation pour simplifier la distribution de l’électricité et réduire la quantité de câblage requis, ou des relais d’actionneurs placés à côté des PLC.
Quatrièmement, comme on pourrait s’y attendre d’une norme allemande, la facilité de montage permet une disposition organisée, soignée et logique à l’intérieur de l’armoire. Cela accélère non seulement l’assemblage en rationalisant tout le processus de construction, mais simplifie également la maintenance et le dépannage. Tous les contacts électriques sont accessibles par l’avant sans déconnecter le câblage, et de nombreux composants électriques possèdent des indicateurs de statut ou d’alarme pour permettre une inspection rapide des installations complexes afin de trouver la faute.
À certains égards, le système de rail DIN est devenu une victime de son propre succès. Étant donné que le système de montage sur rail DIN est maintenant omniprésent pour presque tous les équipements électriques, de réseau et de télécommunication, il y a une tendance à entasser autant que possible sur chaque rail. Chaque composant doit être aussi mince que possible pour minimiser l’espace rail requis. Cependant, certains équipements électriques génèrent de la chaleur, par exemple, les blocs d’alimentation, les bobines de contacteurs ou les relais, donc placer ces unités trop près les unes des autres peut nuire au flux d’air de refroidissement par convection naturelle. Étant donné qu’une augmentation de 10°C de la température ambiante réduit de moitié la durée de vie opérationnelle, cela doit être évité si possible.
Les solutions incluent l’ajout d’entretoises entre les équipements pour permettre une convection d’air libre et refroidir les composants, le repositionnement des composants générant de la chaleur afin qu’ils ne soient pas trop proches les uns des autres, ou, dans les cas extrêmes, l’ajout de ventilateurs pour forcer l’air à refroidir les pièces. La séparation verticale entre les rails doit également être envisagée afin que l’air chaud s’élevant d’un composant n’affecte pas négativement le composant placé juste au-dessus. Heureusement, des logiciels sont facilement disponibles pour planifier la disposition du panneau ou de l’armoire à l’avance et pour calculer la charge thermique attendue. Ce logiciel est souvent proposé gratuitement par les fabricants d’armoires. Les logiciels plus avancés peuvent également vérifier automatiquement si les normes de sécurité électrique, de construction et techniques, telles que EN 61439, sont respectées.
Figure 2. Alimentation sur rail DIN REDIIN120, REDIIN240 et REDIIN480. Image utilisée avec la courtoisie de Bodo’s Power Systems [PDF]
Les blocs d’alimentation RECOM conçus pour le montage sur rail DIN (Figure 2) doivent présenter certaines caractéristiques spéciales qui les différencient des blocs d’alimentation industriels standard :
1. Toujours en fonctionnement. Les blocs d’alimentation dans les panneaux et armoires électriques fonctionnent généralement en mode « toujours en marche ». Même si une ligne de production est arrêtée pendant la nuit, l’alimentation basse tension pour les relais et contrôleurs reste activée. Fonctionner 24h/24 et 7j/7 signifie que les blocs d’alimentation sur rail DIN doivent avoir une très longue durée de vie opérationnelle, ce qui est assuré à la fois par une conception soignée et des étapes de filtrage d’entrée de lourd calibre capables de supporter de fortes fluctuations de tension d’entrée, des interruptions d’alimentation, des transitoires sur le courant alternatif et des surtensions.
2. Haute efficacité. Que ce soit en pleine charge ou à vide, une haute efficacité est nécessaire pour minimiser la dissipation de chaleur interne et économiser de l’énergie en veille. La série REDIIN présente une courbe d’efficacité plate qui reste aux alentours de 90-94% pour toutes les charges, de 20% ou moins jusqu’à 100% de charge complète (Figure 3), indépendamment de la tension d’alimentation. En conditions de non-charge, la version 480W consomme moins de 750mW, tandis que les versions 120W et 240W consomment toutes deux moins de 300mW.
Figure 3. Courbe d’efficacité plate du REDIIN120-24. La consommation d’énergie à vide est seulement de 150mW. Image utilisée avec la courtoisie de Bodo’s Power Systems [PDF]
3. Conception. Les blocs d’alimentation montés sur rail DIN sont conçus de manière à ce que toutes les connexions électriques soient à l’avant et que les principaux composants dissipant de la chaleur, tels que les transistors de commutation et les diodes de puissance, soient en bon contact thermique avec l’arrière de l’appareil (la fameuse « forme de livre »). En utilisant une telle disposition thermiquement efficace afin que le rail DIN métallique puisse agir comme un radiateur supplémentaire, la série REDIIN peut fonctionner à pleine puissance de sortie à des températures ambiantes allant jusqu’à +50°C uniquement avec un refroidissement par convection naturelle. Parfois, l’environnement peut être très froid plutôt que chaud, par exemple, dans une application de contrôleur de chaîne PV de ferme solaire en plein air ou dans un entrepôt non chauffé, donc le fonctionnement à basse température est également important. La série REDIIN peut fonctionner à pleine charge jusqu’à -30°C, avec une capacité de démarrage à froid jusqu’à -40°C.
4. Protection. Tous les blocs d’alimentation REDIIN fonctionnent à partir d’une entrée AC monophasée universelle (90 à 264 VAC), les rendant adaptés à toutes les alimentations électriques mondiales, y compris les variations de sous-tension et de surtension. La correction du facteur de puissance est incluse en standard. Les sorties protégées contre les courts-circuits, les surtensions et les surcharges sont les tensions d’alimentation industrielles typiques de 12 V (REDIIN 120), 24 V, ou 48 V DC, toutes ajustables sur la plage de ±10% afin de compenser les pertes par câblage.
Ils possèdent également des modes de fonctionnement CV/CC automatiques, les rendant adaptés pour des charges hautement inductives ou hautement capacitives. Une limite de courant de sortie allant jusqu’à 150% permet d’alimenter des charges à courant de démarrage élevé sans avoir besoin de surdimensionner l’alimentation. Si l’alimentation est continuellement surchargée, la protection intégrée contre la surchauffe éteindra en toute sécurité la sortie avant que l’unité ne soit endommagée. Un indicateur LED bicolore montre si la tension de sortie est dans la plage ou si elle se trouve en mode de protection contre les courts-circuits, la surchauffe ou la surcharge.
Les blocs d’alimentation REDIIN
La série de blocs d’alimentation REDIIN, sensible au coût, est conçue pour répondre aux exigences techniques exigeantes requises pour de nombreuses applications d’armoires électriques de qualité industrielle sans compromettre la qualité et la fiabilité. Toutes les séries sont logées dans un boîtier extrêmement mince en forme de « livre » de seulement 123,6 mm de haut et 116,8 mm de profondeur. Le REDIIN120 délivre 120W de puissance de sortie avec seulement 30 mm de large, le REDIIN240 délivre 240W avec uniquement 40 mm de large, tandis que le REDIIN480 offre une impressionnante puissance de 480W avec seulement 56 mm de large. Le design exceptionnellement fin libère un espace précieux, tandis que son poids léger évite de surcharger le rail DIN dans des installations encombrées.
Les produits sont entièrement certifiés selon les normes de sécurité internationales IEC/EN/UL 62368-1, IEC/EN/UL61010-1 et IEC/EN/UL/ CSA61010-2-201. Les émissions électromagnétiques rayonnées et conduites sont conformes à la norme d’émission industrielle lourde EN 61000-6-4 Classe B et à la norme d’immunité EN 61000-6-2.
La série REDIIN est destinée aux environnements industriels, d’automatisation, de distribution d’énergie et de test et mesure. Elle trouvera une large gamme d’applications dans l’industrie, l’ingénierie lourde, la production, l’automatisation domiciliaire, les données et les télécommunications, le contrôle de la circulation et la gestion de l’eau, partout où une alimentation électrique solide, fiable et économique est nécessaire à l’intérieur des armoires et autres enveloppes électroniques.
Cet article est initialement paru dans Bodo’s Power Systems [PDF].