MSD avec fusible ou sans fusible : lequel convient réellement à votre batterie ?

La distinction entre un MSD avec fusible et sans fusible porte sur l’emplacement du fusible, et non sur la présence ou non d’une protection contre les courts-circuits au niveau du bloc. Dans un sectionneur manuel avec fusible, l’élément fusible est intégré à la fiche de raccordement ; ainsi, une simple traction permet de couper à la fois l’isolation et la protection. Un MSD sans fusible comporte un lien en cuivre massif à cet emplacement. Le fusible est situé à un autre endroit du bloc-batterie, et les fournisseurs désignent cette version sous le nom de MSD « shunt ». Optez pour le type à fusible lorsque le bloc-batterie dispose d’un seul point de raccordement et d’un seul chemin de défaut à éliminer. Le type sans fusible convient lorsque le bloc fonctionne à 1 500 V CC ou nécessite un courant continu supérieur à celui que peut laisser passer un compartiment à fusible étanche.

Là où la décision est réellement prise

Ce choix découle de l'étude des défaillances plutôt que d'une fiche technique, car ces deux conceptions répondent à des questions différentes concernant le site. L'une concerne l'endroit où un court-circuit est éliminé. L'autre concerne la personne qui doit se rendre à cet endroit, un outil à la main.

Sur un rack de 1 500 V CC, la solution évidente consiste généralement à installer un fusible près de la sortie du groupe. Celui-ci est boulonné au jeu de barres et son calibre est déterminé par l'étude de défaut. Personne ne l'ouvre lors des opérations d'entretien courant. Le MSD installé sur ce rack offre au technicien un sectionneur verrouillable, visible et accessible. Deux appareils, deux tâches.

Lorsque le boîtier est de petite taille et que le point de raccordement est le seul emplacement où un fusible peut être installé, ces deux fonctions sont regroupées dans un seul boîtier. La plupart des gammes de fusibles sont conçues pour ce cas de figure, ce qui explique pourquoi il s’agit de pièces automobiles présentant une tension de service comprise entre 400 V et 800 V plutôt que connecteurs pour le stockage d'énergie.

Les circuits de batterie entretenus sur site dont la tension nominale est supérieure à 240 V CC peuvent être équipés d’un sectionneur à vis ou enfichable sans capacité de coupure en charge, conformément à la clause 706.15(E)(2) de NEC 706.15(A) comme le précise la norme 706.15(A), qui exige d’ailleurs déjà un dispositif de coupure pour chaque système. Un dispositif qui n’est pas destiné à interrompre le courant n’a pas besoin d’être équipé d’un fusible interne. La norme UL 4128 adopte la même approche pour les connecteurs, qui ne doivent pas être branchés ou débranchés sous tension.

Les deux formes et leurs différents noms

Les catalogues utilisent quatre mots pour désigner deux pièces, et c'est la distinction entre la paire MSD « fusionnée » et « non fusionnée » qui détermine ce que vous pouvez commander.

Un tableau intitulé “ avec fusible / avec shunt ” présente sur une même ligne les paires MSD avec fusible et sans fusible. Amphenol PCD fabrique les deux modèles à partir du même boîtier, et l'intensité nominale du fusible est indiquée par un code dans la référence du modèle plutôt que par une gamme distincte. Précisez le type avant l'intensité lorsque vous demandez un devis, car la même valeur de 350 A indiquée sur l'étiquette a une signification différente selon la version.

Pourquoi un MSD à fusible perd-il sa puissance nominale dans le même boîtier ?

L'élément fusible et ses bornes à ressort constituent des sources de chaleur ; dans un MSD équipé d'un fusible, ils partagent une cavité étanche avec les contacts. Rien ne permet à l'air de circuler à l'intérieur. L'intensité nominale est déterminée par un essai d'élévation de température réalisé sur la pièce assemblée ; le fusible se trouve donc dans les limites thermiques de la pièce que vous avez en main.

Un deuxième facteur influe sur la tension nominale : un fusible nécessite un trajet d’arc et un dégagement définis pour éliminer un défaut en courant continu, et le boîtier doit garantir ces deux éléments. Dans la comparaison entre les MSD à fusible et sans fusible, la version à fusible présente généralement une tension nominale en courant continu inférieure. Cet écart apparaît dans le tableau fourni par le fabricant lui-même, et non dans la brochure d’un concurrent.

L'essai d'élévation de température portait sur la pièce assemblée contenant ce fusible, dans une condition de température ambiante donnée, sur un câble donné ; or, la valeur nominale reprise de la version sans fusible correspond donc à un composant que personne n'a testé dans cet état.

Ce que révèlent les chiffres publiés

Les fiches techniques publiques relatives aux fiches de raccordement à fusible se situent dans une fourchette étroite. Lorsqu'elles sont équipées d'un fusible, elles se situent entre 450 V CC et 690 V CC, et le courant continu diminue d'environ 45 % dès qu'un fusible de 350 A est installé dans un boîtier qui, sans fusible, supporte 360 A.

La marge de tension se situe dans la colonne « sans fusible » ; c'est pourquoi notre MSD-350 fonctionne à 1 500 V CC avec 350 A et ne comporte aucun emplacement de fusible susceptible de chauffer. Il existe toutefois des versions avec fusible pour des tensions supérieures à 690 V CC ; la tension maximale dépend donc du modèle. Renseignez-vous sur les caractéristiques techniques de la version qui vous intéresse.

Décision relative aux MSD « fusionnés » et « non fusionnés » selon l'application

La plupart des kits permettent de trancher la question du MSD à fusible ou sans fusible avant même que l'on ouvre un catalogue, car l'architecture a déjà prévu l'emplacement du fusible.

Si l'on déplace la protection à un autre endroit à mi-parcours d'un projet, il faut réévaluer l'ensemble de la ligne, en repartant de l'étude des défauts.

Quels changements interviennent au moment de la prestation ?

Tout cela n'a aucune importance tant que personne ne se trouve devant le boîtier ouvert, un fusible de rechange à la main.

Un disjoncteur MSD à fusible raccourcit l'étape d'isolation, car la personne qui actionne la poignée a déjà retiré l'élément de protection du circuit défectueux. La solution sans fusible, face au choix entre MSD avec ou sans fusible, évite d'intervenir sur la partie en service. Le remplacement d'un fusible ne nécessite pas de toucher à la poignée ni au joint d'étanchéité du panneau. Seule l'une de ces configurations correspond au plan de maintenance déjà en place sur votre site.

Quand « non fusionné » est la bonne réponse

Trois éléments permettent de se prononcer en faveur de la position « non fusionnée » dans le débat opposant les MSD « fusionnés » aux MSD « non fusionnés », et ils se manifestent généralement simultanément.

Au-delà d'environ 1 000 V CC, le fusible et le boîtier doivent tous deux supporter la tension nominale totale de la chaîne. Les gammes de fusibles commercialisées s'arrêtent généralement en deçà de cette valeur. Le courant continu compris entre 300 A et 500 A va dans le même sens, car la cavité étanche représente 40 % ou plus de la capacité du boîtier. Une armoire contenant déjà un bloc de fusibles résout le problème, puisque la seule pièce nouvelle est le point d’isolation.

Notre MSD-350 répond à ces trois conditions. L'isolateur est homologué pour 350 A à 1 500 V CC. Il assure une étanchéité de niveau IP67 lorsque le joint est à plat sur un panneau horizontal. Sa poignée à deux positions sépare les contacts avant que la poignée ne puisse être retirée. La résistance de contact est inférieure ou égale à 0,20 mΩ, la rigidité diélectrique est de 6 000 V CA, et la poignée est conçue pour supporter jusqu’à 300 cycles d’emboîtement. Un circuit HVIL est disponible en option, et le câble se raccorde à un goujon M8 serré à un couple de 12 N·m.

Lorsque le courant, et non la tension, constitue la contrainte, les calculs qui déterminent le choix du boîtier sont les mêmes que ceux qui régissent tout bus CC. Élévation de température du connecteur BESS Il tient compte du courant, de la résistance de contact et de la section du câble, et s'applique à un sectionneur exactement de la même manière qu'à une paire de connecteurs.

Quand un MSD à fusible est la solution idéale

Les blocs-batteries automobiles constituent l'exemple le plus parlant de la distinction entre les modèles MSD avec fusible et sans fusible. Un bloc-batterie de 400 V dispose généralement d'un seul point d'intervention et d'un espace très restreint. En intégrant le fusible dans la fiche, il ne reste plus qu'un seul composant à monter, un seul à stocker et une seule étape à ajouter à la procédure d'intervention.

Si le bloc d'origine était équipé d'une prise de service à fusible, le bloc de remplacement doit conserver cette topologie, et c'est là qu'interviennent également les travaux de prototypage et de mise à niveau. Le fusible a été dimensionné en fonction du courant de défaut prévisible, et les composants en aval ont été vérifiés en fonction de celui-ci.

Lorsqu'un plan prévoit un fusible à l'intérieur de la fiche d'alimentation, nous le précisons dès la phase de devis, plutôt que de proposer un boîtier qui ne peut pas l'intégrer. Cette pièce ne fait pas partie de notre gamme, et nous fabriquons la version sans fusible. Parmi les deux réponses possibles à une demande concernant un MSD avec ou sans fusible, la nôtre est toujours la seconde. Un fournisseur devrait le préciser dès le début, et non attendre la facture pour le faire.

Erreurs fréquentes dans les appels d'offres

On rencontre le plus souvent l'interprétation de l'ampérage d'un fusible comme correspondant à un courant continu. Un fusible de 630 A dans un boîtier prévu pour 240 A en courant continu est une combinaison normale, et non une erreur d'impression. La reprise de la tension nominale de la version sans fusible est à l'origine de l'erreur suivante : c'est ainsi qu'un composant prévu pour 1 000 V se retrouve spécifié pour un emplacement soumis à une tension de 1 500 V.

Certains ingénieurs s'attendent à ce que le MSD élimine un défaut. Cette hypothèse perdure car la version à fusible partage le même boîtier. La liste des fusibles est ensuite ignorée : un MSD à fusible utilise les tailles et les marques compatibles avec sa cavité, et un élément plus grand provenant d'un autre fabricant risque de ne pas s'y loger. Vient enfin la conviction que la version sans fusible ne nécessite rien d’autre. Elle nécessite un emplacement pour le fusible, une étude des défauts et une vérification de la coordination avec le câble, le contacteur et le sectionneur lui-même.

Documents à joindre à la demande de renseignements

Pour établir un devis, quel que soit le type, six données sont nécessaires. Ces six mêmes données Guide de sélection des connecteurs pour systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) de 1 500 V fonctionne via le reste du bus CC.