La surcharge thermique ne se produit pas au hasard, mais résulte de multiples facteurs en interaction. Fondamentalement, elle se produit lorsque des composants ou des systèmes électriques supportent des charges dépassant leur capacité de conception, générant une chaleur excessive. Ci-dessous, nous analysons les trois causes principales :

La surcharge de l'équipement se produit lorsque les moteurs ou les circuits gèrent un courant supérieur à leur capacité nominale. Cette charge supplémentaire génère une chaleur excessive qui endommage les enroulements des moteurs et d'autres composants. Les scénarios courants incluent la connexion de plusieurs appareils haute puissance à un seul circuit ou le fonctionnement de moteurs au-delà de leurs spécifications.

Il est particulièrement préoccupant que plus de 50 % des bâtiments résidentiels aux États-Unis aient plus de 30 ans, avec un câblage électrique qui n'est pas conçu pour les demandes de puissance modernes. Les signes avant-coureurs incluent des lumières vacillantes, des déclenchements fréquents des disjoncteurs, des prises chaudes ou décolorées, des odeurs de brûlé et des bourdonnements.

Les problèmes mécaniques augmentent la résistance à l'intérieur des moteurs, les forçant à travailler plus dur et à consommer plus d'énergie. Les exemples courants incluent le désalignement des arbres provoquant des frottements et l'usure des roulements créant une résistance supplémentaire. Les deux conditions poussent les moteurs au-delà de leur capacité thermique.

L'analyse des vibrations s'avère efficace pour surveiller l'état des roulements, car les schémas d'usure créent des changements détectables dans la fréquence et l'amplitude des vibrations qui servent de signes d'alerte précoce.

Le déséquilibre électrique fait référence à un flux de courant inégal qui génère une chaleur supplémentaire et sollicite les composants. Dans les systèmes triphasés, la perte de phase force les phases restantes à transporter plus de courant, ce qui surchauffe les enroulements des moteurs. La surcharge des circuits se produit lorsque la demande d'énergie dépasse la capacité, souvent causée par un câblage défectueux, des disjoncteurs défectueux ou des prises insuffisantes, ce qui conduit à une utilisation dangereuse des rallonges.

Les statistiques de sécurité révèlent que les défauts électriques sont à l'origine d'environ 46 700 incendies domestiques chaque année, entraînant plus de 1,5 milliard de dollars de dommages. Les environnements industriels sont confrontés à des temps d'arrêt coûteux et au remplacement des équipements en raison d'incidents de surcharge thermique.

La surcharge thermique endommage les systèmes électriques de multiples façons, causant des dommages aux équipements, des risques pour la sécurité et des perturbations opérationnelles avec des défaillances immédiates et une dégradation à long terme.

La surcharge thermique attaque généralement les composants du système les plus faibles. L'isolation des fils est souvent la première à souffrir, car un courant excessif fait fondre l'isolation, exposant les conducteurs à des sources d'inflammation potentielles. Les moteurs sont confrontés à des risques similaires, les enroulements surchargés subissant une défaillance de l'isolation qui peut entraîner des courts-circuits ou une défaillance complète.

Les transformateurs sont confrontés à des dangers comparables, car la surchauffe dégrade l'isolation dans les unités remplies d'huile, augmentant les risques d'incendie. Une surcharge persistante endommage également le câblage, les prises et les disjoncteurs, réduisant leur durée de vie en raison du stress accumulé.

Les risques pour la sécurité liés à la surcharge thermique vont de graves à potentiellement mortels. Les incendies électriques constituent la menace la plus immédiate, car les fils surchauffés et les prises endommagées peuvent atteindre des températures d'inflammation. Entre 2011 et 2020, le Bureau of Labor Statistics des États-Unis a enregistré 33 890 blessures et maladies liées à la chaleur au travail, ainsi que 999 décès de 1992 à 2021, soulignant l'importance de la gestion des risques thermiques.

Une isolation endommagée augmente également les risques d'électrocution en exposant les conducteurs, créant un potentiel de chocs allant d'une gêne légère à une blessure potentiellement mortelle.

Au-delà des dommages aux composants et des problèmes de sécurité, la surcharge thermique provoque des interruptions opérationnelles coûteuses. Lorsque les systèmes surchauffent, les disjoncteurs de protection se déclenchent pour éviter les incendies, mais interrompent simultanément la productivité. Dans l'industrie manufacturière, même de brèves pannes peuvent entraîner des pertes importantes.

Les systèmes surchargés fonctionnent également moins efficacement, consommant plus d'énergie tout en offrant des performances incohérentes. Le stress thermique prolongé accélère la dégradation des matériaux, entraînant une défaillance prématurée des équipements qui peut se transformer en arrêts opérationnels complets.

La prévention de la surcharge thermique nécessite de combiner des dispositifs de protection appropriés, une conception intelligente et un entretien régulier pour identifier et résoudre les problèmes avant qu'ils ne deviennent des risques pour la sécurité ou des défaillances d'équipement.

Ces dispositifs essentiels protègent les moteurs en surveillant le flux de courant et en coupant l'alimentation en cas de surcharges prolongées. Ils utilisent généralement des bandes bimétalliques qui se plient lorsqu'elles sont chauffées, déclenchant des mécanismes d'arrêt. Disponibles en versions à réarmement manuel ou automatique, des réglages de seuil de courant appropriés sont essentiels : trop bas provoque des temps d'arrêt inutiles, tandis que trop haut risque une protection inadéquate.

Un équipement correctement dimensionné et adapté aux charges prévues empêche la surchauffe. Les systèmes surdimensionnés peuvent fonctionner de manière excessive, tandis que les unités sous-dimensionnées fonctionnent à pleine capacité constante, générant tous deux une chaleur inutile. L'entretien régulier doit inclure :

• Inspections visuelles pour détecter les dommages ou la corrosion
• Vérifications d'étalonnage des réglages de température
• Tests fonctionnels en simulant des conditions de surcharge

Une ventilation adéquate s'avère également cruciale pour la dissipation de la chaleur, tandis que la tenue de journaux d'historique des déclenchements permet d'identifier les problèmes en développement.

Alors que les relais de surcharge protègent les moteurs, les disjoncteurs et les fusibles protègent l'ensemble des circuits. Les disjoncteurs combinent des éléments thermiques et magnétiques pour répondre à la fois aux surcharges soutenues et aux courts-circuits soudains. Les fusibles fondent lorsqu'ils sont exposés à un courant excessif, nécessitant un remplacement après activation. Ensemble, ils créent des systèmes de défense superposés avec une redondance intégrée.

La surcharge thermique présente de graves menaces pour les systèmes électriques, pouvant entraîner des dommages aux équipements, des incidents de sécurité et des perturbations opérationnelles. Des mesures de prévention efficaces sont essentielles pour maintenir des opérations sûres et fiables. Les principales informations incluent :

• La surcharge de l'équipement, les problèmes mécaniques et le déséquilibre électrique représentent les principales causes
• Les impacts vont des dommages aux composants aux risques pour la sécurité et aux temps d'arrêt du système
• La prévention nécessite des relais de surcharge, un dimensionnement approprié des équipements et des dispositifs de protection des circuits

Notamment, les moteurs à induction triphasés représentent près de 80 % des applications industrielles, tandis que la surcharge électrique est la principale cause de défaillances des circuits résidentiels. Ces statistiques soulignent la nécessité d'un équipement de protection fiable.

Grâce à des inspections régulières, à des composants de taille appropriée et à une réponse rapide aux signes avant-coureurs, les organisations peuvent atténuer efficacement les risques de surcharge thermique, assurant ainsi la sécurité et la fiabilité des systèmes électriques tout en protégeant les investissements en équipements.