Protéger les circuits de contrôle des moteurs et de l’éclairage dans certaines conditions

L’article 100 du NEC, “Définitions”, définit un circuit de contrôle comme le circuit d’un appareil ou système de contrôle qui transmet les signaux électriques dirigeant le fonctionnement du contrôleur, mais qui ne transporte pas le courant principal de puissance.

Image utilisée avec l’aimable autorisation de EATON

En termes pratiques, la Partie VI de l’article 430 considère comme charge d’un circuit de contrôle la bobine de fonctionnement d’un démarreur magnétique, un contacteur magnétique ou un relais contrôlant un ou plusieurs circuits supplémentaires.

NEC Article 430. Partie VI Circuits de Contrôle des Moteurs

NEC Section 430.71 Général

Les dispositions de la Partie VI s’appliquent aux conditions particulières des circuits de contrôle des moteurs et modifient les exigences générales.

Un circuit de contrôle comprend les conducteurs, le chemin, la bobine de fonctionnement du contacteur, l’alimentation électrique, les dispositifs de protection et les dispositifs de commutation pour alimenter la bobine de fonctionnement.

La figure 1 montre l’emplacement des circuits de contrôle des moteurs dans un circuit dérivé de moteur.

Figure 1. Emplacement pour les circuits de contrôle des moteurs dans un circuit dérivé de moteur. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Lorenzo Mari

NEC Section 430.72 Protection contre les Surintensités

Section 430.72(A) Général

Cette section explique comment protéger le circuit de la bobine de fonctionnement d’un démarreur magnétique, distinct d’un démarreur à fonctionnement manuel.

Protégez un circuit de contrôle prélevé du côté charge d’un appareil de protection contre les courts-circuits et défauts de terre d’un circuit dérivé de moteur – opérant pour contrôler les moteurs connectés à ce circuit dérivé – contre les surintensités, conformément à la section 430.72.

Cette règle couvre les circuits de contrôle des moteurs dérivés à l’intérieur d’un démarreur à partir du circuit d’alimentation, lequel se connecte aux bornes de ligne du démarreur. Le circuit débute aux fusibles ou au disjoncteur, qui fournit une protection de circuit dérivé pour les conducteurs alimentant le démarreur.

• Ne considérez pas le circuit de contrôle des moteurs prélevé comme un circuit dérivé. Protégez-le avec un dispositif de protection contre les surintensités supplémentaire ou de circuit dérivé.

Conformément à la règle, le dispositif de protection du circuit dérivé avant le démarreur ou la protection supplémentaire à l’intérieur de l’armoire du démarreur peut protéger les conducteurs du circuit de contrôle.

• Protégez un circuit de contrôle des moteurs autre qu’un circuit de contrôle prélevé contre les surintensités conformément à la section 724.43 des notes des tableaux NEC 11(A) et 11(B) du chapitre 9, le cas échéant.

Ces circuits de contrôle distincts proviennent d’un tableau de distribution ou d’un transformateur de contrôle pour fournir un contrôle à basse tension aux démarreurs qui alimentent des moteurs à haute tension – par exemple, un circuit de 120 V contrôlant un moteur de 460 V dans un circuit de 480 V.

Il existe trois classes de circuits de contrôle distant et de signalisation en fonction de la puissance disponible dans le circuit. La nouvelle section 300.26 dans l’édition 2023 les classe comme circuit à puissance limitée ou non limitée, conformément aux définitions suivantes :

• Classe 1 : circuits à puissance limitée conformes à la section 724.3.
• Classe 2 et Classe 3 : circuits à puissance limitée conformes à la section 725.3.
• Circuits non à puissance limitée : installés selon les sections 300.2 à 300.25.

Les contrôleurs de moteurs fonctionnent généralement en utilisant des circuits de télécommande non à puissance limitée Classe 1, conformément à la section 725.41(B) de l’édition 2020 du NEC.

Les circuits de contrôle de Classe 2 et 3 ont une faible capacité de gestion de l’énergie ; l’énergie relativement élevée requise pour les bobines de fonctionnement rend la plupart des circuits de contrôle des démarreurs magnétiques et des contacteurs non éligibles comme circuits Classe 2 ou 3.

L’édition 2023 du NEC a un nouvel article 724 qui couvre uniquement les circuits à puissance limitée de Classe 1 et fournit les mêmes informations de base précédemment couvertes dans les parties I et II de l’ancien article 725 pour les circuits à puissance limitée.

Les sections 300.2 à 300.25 de l’édition 2023 du NEC n’incluent pas de données pour installer des circuits non à puissance limitée de Classe 1.

Le Conseil des normes NFPA a émis un amendement intérimaire provisoire (TIA) numéro 23-8 (journal TIA #1688) pour le Code Électrique National 2023 le 21 mars 2023, effectif le 10 avril 2023. Ce TIA visait à réviser la section 300.26 pour inclure des circuits de télécommande et de signalisation non à puissance limitée.

La décision (finale) D#23-4 du Conseil des normes NFPA était de maintenir l’appel.

La section révisée 300.26(C) de l’édition 2023 couvre les circuits de télécommande et de signalisation non à puissance limitée.

Veuillez vous référer à NFPA 70 pour plus d’informations.

La section 724.43 stipule que la protection contre les surintensités pour les conducteurs de 14 AWG et plus doit respecter les ampacités des conducteurs sans appliquer les facteurs d’ajustement et de correction des ampacités spécifiés dans la section 310.15 au calcul des ampacités.

En d’autres termes, la section 724.43 indique que la protection contre les surintensités pour les conducteurs de 14 AWG et plus doit respecter les ampacités des conducteurs des tableaux 310.16 à 310.21.

La protection contre les surintensités ne doit pas dépasser 7 A pour les conducteurs de 18 AWG et 10 A pour les conducteurs de 16 AWG.

Exception : Lorsque d’autres articles de ce Code autorisent ou exigent une autre protection contre les surintensités.

La nouvelle section 300.26(C)(3) “Protection contre les surintensités” spécifie ce qui suit :

   (a) La protection contre les surintensités pour les conducteurs en cuivre de 14 AWG et plus doit être fournie conformément à l’ampacité des conducteurs sans appliquer les facteurs d’ajustement et de correction spécifiés dans la section 310.15 au calcul des ampacités.

Notez qu’il n’est pas nécessaire de réduire l’ampacité des fils de contrôle.

   (b) La protection contre les surintensités ne doit pas dépasser 7 A pour les conducteurs en cuivre de 18 AWG et 10 A pour les conducteurs en cuivre de 16 AWG et en aluminium plaqué cuivre de 14 AWG.

Ces valeurs d’ampérage correspondent aux sections 240.4(D)(1), (2) et (3) concernant les petits conducteurs.

Exception : La protection contre les surintensités spécifiée dans les sections 300.26(C)(3)(1) et 300.26(C)(3)(2) ne sera pas exigée lorsque ce Code exige ou permet d’autres classifications de protection contre les surintensités.

Bien que la section 740.43 concerne les circuits à puissance limitée et la section 300.26(C)(3) concerne les circuits non à puissance limitée, les deux règles sont similaires.

Section 430.72(B) Protection des Conducteurs

• Fournir une protection contre les surintensités pour les conducteurs selon les sections 430.72(B)(1) ou (2).

Exception N° 1 :

• Les conducteurs des circuits de contrôle nécessitent uniquement une protection contre les courts-circuits et les défauts de terre lorsque leur ouverture créerait un danger, par exemple, le circuit de contrôle d’un moteur de pompe à incendie.
• Les appareils de protection contre les courts-circuits et les défauts de terre du circuit dérivé de moteur sont autorisés à protéger les conducteurs du circuit de contrôle.

Exception N° 2 :

• La protection contre les surintensités sur le côté primaire d’un transformateur alimentant les conducteurs de contrôle peut protéger ces conducteurs si le transformateur est monophasé et n’a qu’un secondaire à deux fils et une seule tension. La protection contre les surintensités ne doit pas dépasser la valeur obtenue en multipliant la classification maximale appropriée du dispositif de protection contre les surintensités pour le conducteur secondaire, tel que fourni dans le tableau 430.72(B)(2), par le rapport de tension secondaire à primaire.
• La protection contre les surintensités sur le côté primaire d’un transformateur ne protège pas les conducteurs secondaires du transformateur s’ils ne comportent pas deux fils.

Section 430.72(B)(1) Protection Contre les Surintensités Séparée

• Fournir une protection contre les surintensités distincte lorsque les dispositifs de protection contre les courts-circuits et les défauts de terre du circuit dérivé de moteur ne fournissent pas de protection selon la section 430.72(B)(2).
• La protection contre les surintensités ne doit pas dépasser les valeurs fournies par la colonne A du tableau 430.72(B)(2).

Notez que les valeurs dans la colonne A, pour les tailles de 14 AWG ou plus, correspondent aux quantités indiquées dans le tableau 310.16 à 310.21, le cas échéant. Les valeurs pour les tailles de 16 AWG et 18 AWG respectent les règles de la section 724.43 et de la nouvelle section 300.26(C)(3).

Section 430.72(B)(2) Dispositif de Protection Contre les Surintensités de Circuit Dérivé

• Protéger les conducteurs par l’appareil de protection contre les courts-circuits et défauts de terre du circuit dérivé de moteur est acceptable, mais seule la protection contre les courts-circuits et les défauts de terre est requise.
• Lorsque les conducteurs ne s’étendent pas au-delà de l’armoire de l’équipement de contrôle des moteurs, la classification des dispositifs de protection ne doit pas dépasser la valeur spécifiée dans la colonne B du tableau NEC 430.72(B)(2).

Un exemple de cette condition est les fils de circuit de contrôle installés en usine connectés aux boutons de démarrage et d’arrêt sur le couvercle du démarreur.

Notez que les valeurs dans la colonne B, pour les tailles de 14 AWG ou plus, correspondent à 400 % des valeurs indiquées dans le tableau 310.17, colonne 60°C (Ampacités des conducteurs isolés uniques dans l’air libre).

• Lorsque les conducteurs s’étendent au-delà de l’armoire de l’équipement de contrôle des moteurs, la classification des dispositifs de protection ne doit pas dépasser la valeur spécifiée dans la colonne C du tableau NEC 430.72(B)(2).

Cette règle s’applique à la protection des fils de contrôle allant d’un démarreur à un dispositif de télécommande tel qu’une station à bouton-poussoir, un interrupteur de fin de course, un interrupteur à flotteur ou un dispositif similaire.

Notez que les valeurs dans la colonne C, pour les tailles de 14 AWG ou plus, correspondent à 300 % des valeurs indiquées dans le tableau 310.16, colonne 60°C (Ampacités des conducteurs isolés avec pas plus de trois conducteurs porteurs de courant dans un chemin, un câble ou la terre). Les valeurs pour les tailles de 16 AWG et 18 AWG respectent les règles de la section 724.43 et de la nouvelle section 300.26(C)(3).

Exemple 1 : La figure 2 montre un branchement de circuit de moteur pour un démarreur magnétique.

Figure 2. Configuration pour l’Exemple 1. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Lorenzo Mari

   a) Déterminez la classification maximale de la protection contre les surintensités du circuit dérivé de moteur, qui est adéquate pour protéger les conducteurs de circuit de contrôle distant en cuivre de 12 AWG courant vers une station à bouton-poussoir à une distance de 15 m.

   b) Trouvez la classification des fusibles supplémentaires à installer dans les deux conducteurs de circuit de contrôle distant (points A et B) si la classification de la protection contre le circuit dérivé de moteur dépasse la valeur calculée dans la question a).

Solution :

   a) Consultez le tableau 430.72(B)(2) et lisez 60 A dans la colonne C, taille de conducteur en cuivre de 12 AWG.

La classification maximale de la protection contre les surintensités est de 60 A.

   b) Consultez le tableau 310.16, la colonne à 60°C, conducteurs en cuivre, et lisez une ampacité de 20 A pour une taille de conducteur de 12 AWG.

La classification maximale des fusibles supplémentaires est de 20 A.

Exemple 2 : Un démarreur magnétique contrôle un moteur dont la protection contre les surintensités du circuit dérivé est un ensemble de trois fusibles de 60 A. Les boutons de démarrage et d’arrêt installés en usine reposent sur le couvercle de l’armoire du démarreur. Une inspection visuelle du démarreur magnétique révèle que la taille des conducteurs du circuit de la bobine interne est de 16 AWG en cuivre.

   a) Déterminez si la protection contre les surintensités du circuit dérivé est acceptable pour protéger les fils du circuit de la bobine installés en usine.

   b) Si la réponse à la question a) est négative, trouvez une solution pour respecter les règles du NEC.

Solution :

   a) Consultez le tableau 430.72(B)(2) et lisez 40 A dans la colonne B, taille de conducteur en cuivre de 16 AWG.

Comme 60 A est supérieur à 40 A, la protection contre les surintensités du circuit dérivé est inacceptable pour protéger les fils du circuit de la bobine.

   b) Fournissez une protection distincte à l’intérieur du démarreur, dont la classification ne doit pas être supérieure à la valeur indiquée pour la taille de fil dans la colonne A du tableau 430.72(B)(2).

Consultez le tableau 430.72(B)(2) et lisez 10 A dans la colonne A, taille de conducteur en cuivre de 16 AWG.

Une manière de respecter les règles du NEC est d’installer un ensemble de deux fusibles de 10 A dans les fils du circuit de la bobine.

De nombreux démarreurs utilisent des tailles de conducteurs en cuivre petites de 18 AWG et 16 AWG pour les circuits de la bobine. Lorsque les conducteurs de la bobine ne s’étendent pas au-delà de l’armoire de l’équipement de contrôle des moteurs, la colonne B indique qu’une protection distincte de la bobine n’est pas nécessaire lorsque la protection du circuit dérivé est classée à plus de 25 A pour les fils de 18 AWG et jusqu’à 40 A pour les fils de 16 AWG.

Selon la colonne C, il n’est pas nécessaire d’avoir une protection distincte de la bobine dans les situations où les conducteurs de la bobine s’étendent au-delà de l’armoire de l’équipement de contrôle des moteurs si le classement de la protection du circuit dérivé n’est pas supérieur à 7 A pour les fils de 18 AWG et à 10 A pour les fils de 16 AWG. Dans ce cas, les fusibles de circuit dérivé avec un classement de 7 ou 10 A pourraient éliminer la protection distincte à l’intérieur du démarreur.

Le classement de fusible de 7 A n’est pas standard, mais la section 240.6(A) permet l’utilisation de fusibles avec des valeurs d’ampérage non standards.

Section 430.72(C) Transformateur de Circuit de Contrôle

Il existe des bobines de contacteurs à haute tension pour les contrôleurs de moteurs. Cependant, lorsque des exigences de sécurité, des restrictions atmosphériques et d’autres conditions de travail existent, il est essentiel de considérer les circuits de contrôle à basse tension pour protéger le personnel opérant. Par exemple, des circuits de bobine de 120 ou 240 V peuvent contrôler des moteurs de 460 V dans des circuits de 480 V. Dans ces cas, les transformateurs de contrôle abaissent la tension, permettant l’utilisation de circuits de bobine à basse tension.

• Protéger les transformateurs de circuits de contrôle selon les sections 430.72(C)(1), (2), (3), (4) ou (5).

Exception : Omettre la protection contre les surintensités lorsque l’ouverture du circuit de contrôle créerait un danger, comme le circuit de contrôle d’une pompe à incendie.

Cette exception exclut la nécessité d’une protection du circuit de contrôle lorsque son ouverture serait inacceptable, comme pour les systèmes essentiels ou les opérations liées à la sécurité.

La figure 3 montre un circuit de contrôle alimenté par un transformateur à l’intérieur de l’armoire du démarreur.

Figure 3. Un circuit de contrôle alimenté par un transformateur. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Lorenzo Mari

Section 430.72(C)(1) Circuits à Puissance Limitée Classe 1, Classe 2 ou Classe 3

• Le circuit d’un transformateur alimentant un circuit à puissance limitée Classe 1 doit être conforme aux sections 724.30 à 724.52. Lorsqu’il fournit un circuit de télécommande de Classe 2 ou 3, il doit respecter les règles de la Partie II de l’article 725.

Section 430.72(C)(2) Transformateurs

• Protéger les transformateurs selon la section 450.3.

La section 450.3 couvre la protection contre les surintensités des transformateurs. La classification ou le réglage de la protection contre les surintensités est donné dans le tableau 450.3(A) pour les transformateurs de plus de 1 kV et le tableau 450.3(B) pour les transformateurs de 1 kV ou moins. Les tableaux incluent la protection primaire et secondaire.

L’exception N° 2 de la section 430.72(B) autorise la protection des conducteurs secondaires suivant les valeurs d’ampères indiquées dans le tableau 430.72(B)(2) pour leurs tailles particulières. Assurez-vous de refléter ces valeurs du côté primaire.

Voir également la section 240.4(F), “Protection des conducteurs secondaires des transformateurs.”

Section 430.72(C)(3) Moins de 50 VA

• Il est acceptable de protéger les transformateurs de circuits de contrôle classés à moins de 50 VA, intégrés dans le contrôleur de moteur, et placés à l’intérieur de l’armoire, en employant des moyens limitant l’impédance, des dispositifs de protection contre les surintensités primaires, ou d’autres moyens de protection inhérents.

Section 430.72(C)(4) Primaire Moins de 2 A

• Installer un dispositif de protection contre les surintensités classé ou réglé à pas plus de 500 % du courant primaire lorsque ce dernier est inférieur à 2 A est acceptable pour protéger le transformateur de circuit de contrôle.

Le dispositif de protection doit être placé dans chaque conducteur non mis à la terre alimentant le courant au primaire du transformateur.

Exemple 3 : Trouvez la classification maximale pour la protection du primaire du transformateur dans la figure 3 si le courant nominal primaire est de 1,5 A, et choisissez un fusible pour chaque conducteur non mis à la terre.

Solution :

1,5 A x 500 % = 7,5 A

Élevez vers la taille standard la plus proche dans la section 240.6(A) et utilisez des fusibles de 6 A puisque la valeur maximale est de 7,5 A.

Exemple 4 : Supposons que le transformateur de contrôle dans l’Exemple 3 a une tension nominale de 480/120 V, avec des conducteurs placés à l’intérieur de l’armoire. Déterminez la taille minimale des conducteurs en cuivre pour les conducteurs secondaires que les fusibles primaires protégeront.

Solution :

Rapport de tension = 480 V/120 V = 4

6 A x 4 = 24 A

Consultez le tableau 430.72(B)(2) et lisez 25 A dans la colonne B, taille de conducteur en cuivre de 18 AWG.

La taille minimale du conducteur est de 18 AWG.

Vous pouvez prouver ce résultat en suivant le texte à la lettre dans l’exception 2 de la section 430.72(B) comme suit :

Supposons que votre configuration ait un transformateur de contrôle avec des conducteurs en cuivre de taille 18 AWG dans le circuit secondaire.

Consultez le tableau 430.72(B)(2) et lisez 25 A dans la colonne B, taille de conducteur en cuivre de 18 AWG.

Trouvez la classification maximale autorisée pour la protection primaire en multipliant 25 A par le rapport de tension secondaire à primaire.

25 A x (120 V / 480 V) = 6,25 A.

Si le classement de fusible de 6 A au primaire est inférieur à la valeur maximale, il protège le circuit secondaire.

Section 430.72(C)(5) Autres Moyens

• Il est permis de protéger par d’autres méthodes approuvées.

Protection du Circuit de Bobine d’un Contacteur d’Éclairage

L’exemple suivant concerne l’éclairage plutôt que les moteurs électriques. Cependant, il est étroitement lié à un scénario de moteur dans la mesure où le circuit de contrôle est également de Classe 1.

La nouvelle section 724.45(C) traite des prélèvements de circuits dérivés pour l’éclairage et la puissance, exigeant uniquement une protection contre les courts-circuits et les défauts de terre. Vous pouvez fournir cette protection à partir du dispositif de protection du circuit dérivé tant que son classement ne dépasse pas 300 % de l’ampacité du conducteur du circuit.

Exemple 5 : La figure 4 montre un arrangement avec un contacteur magnétique contrôlant une charge d’éclairage. Les conducteurs de cuivre du circuit de contrôle, prélevés sur le circuit dérivé, sont de 14 AWG TW.

   a) Déterminez la classification maximale des fusibles du circuit dérivé pour considérer les conducteurs du circuit de contrôle comme protégés.

   b) Déterminez la taille minimale du conducteur en cuivre requise pour le circuit de contrôle si les fusibles du circuit dérivé sont classés à 90 A.

Figure 4. Branchement pour l’Exemple 5. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Lorenzo Mari

Solution :

Consultez le tableau 310.16 et lisez 15 A dans la colonne à 60°C, taille de conducteur en cuivre de 14 AWG.

300 % x 15 A = 45 A

La classification maximale des fusibles est de 45 A, le classement d’ampérage standard selon le tableau 240.6(A).

300 % x ampacité minimale = 90 A

Ampacité minimale = 90 A / 3 = 30 A

Consultez le tableau 310.16 et lisez 30 A dans la colonne à 60°C, taille de conducteur en cuivre de 10 AWG.

La taille minimale du conducteur est de 10 AWG TW

Protection des Circuits de Contrôle des Moteurs et de l’Éclairage dans des Conditions Particulières

• La Partie VI de l’article 430 s’applique aux conditions particulières des circuits de contrôle des moteurs, modifiant les exigences générales.
• Les dispositifs de protection du circuit dérivé ou une protection supplémentaire peuvent protéger les conducteurs du circuit de contrôle.
• Il existe trois classes de circuits de télécommande et de signalisation.
• En général, les circuits de contrôle des moteurs sont des circuits non à puissance limitée de Classe 1.
• Les transformateurs de contrôle abaissent la tension, augmentant la sécurité du personnel opérant.
• La configuration et le fonctionnement des démarreurs de moteur et des contacteurs d’éclairage sont similaires.