Une demande de devis qui mentionne simplement “ commutateur à came à trois positions ” sans autre précision ne constitue pas une commande. C'est le début d'une semaine d'échanges par e-mail.
Ça arrive tous les mois. L'acheteur sait quelle fonction il souhaite obtenir — sélectionner une phase, inverser le sens de rotation d'un moteur, commuter un niveau de chauffage — mais il ne maîtrise pas le vocabulaire permettant de traduire cela en une pièce pouvant être fabriquée. L'usine fait des suppositions, l'échantillon renvoyé n'est pas conforme, et trois semaines sont perdues. Presque tous ces problèmes disparaissent dès lors que l'on sait lire un tableau de commutation d'un commutateur à cames.
Le dessin représente un tableau de commutation à cames. La référence n'est qu'un nom.
Un commutateur à cames rotatives est constitué d'un ensemble de cames rotatives montées sur un axe commun ; chacune d'entre elles actionne un jeu de contacts pour l'ouvrir ou le fermer à mesure que l'axe tourne. Il suffit de modifier le profil d'une came pour changer la fonction du dispositif sans en altérer l'aspect.
C’est pourquoi un commutateur à cames ne peut pas être identifié par son aspect. Deux unités peuvent paraître identiques — même découpe de Φ22, même poignée, même boîtier gris — tout en fonctionnant de manière totalement différente à l’intérieur. La référence correspond à un programme de cames spécifique. Le tableau de commutation représente le programme lui-même. Si vous avez l’intention de commander à nouveau cette pièce, conservez le tableau dans votre propre système de dessin, car la fiabilité d’une référence dépend entièrement des registres internes de l’usine.
Cinq paramètres qui définissent entièrement l'appareil
| Paramètre | Ce que cela signifie | Valeurs typiques |
|---|---|---|
| Pôles / bornes | Nombre de circuits indépendants que l'interrupteur peut couper | 3, 5, 6, 8, 12 bornes |
| Postes | Combien y a-t-il de positions distinctes de l'arbre ? | 2, 3, 4 ou plus |
| Angle par position | Rotation de l'arbre entre deux positions adjacentes | 30°, 45°, 60°, 90° |
| Action | Que l'arbre reste en place ou revienne en place | À verrouillage ou à retour par ressort |
| État des contacts par poste | Ouvert ou fermé, par contact, par position | Voici le tableau de commutation |
Si ces cinq points sont respectés, une usine compétente est capable de fabriquer n'importe quoi. Si l'un d'entre eux n'est pas respecté, aucune bonne volonté ne suffira à sauver la commande.
Comment lire un tableau de commutation d'un commutateur à came
Un tableau de commutation à cames est une grille : les contacts sont disposés sur le côté, les positions en haut, et chaque case comporte une marque indiquant si ce contact est fermé dans cette position.
Prenez un sélecteur de voltmètre entre phases. Trois phases d'entrée, un voltmètre, quatre positions de l'arbre, y compris la position « OFF ». Les bornes 1, 2 et 3 correspondent à L1, L2 et L3 ; les bornes 4 et 5 alimentent le compteur.
| Contact | Terminaux | Pos. 0 (ARRÊT) | Pos. 1 | Pos. 2 | Pos. 3 |
|---|---|---|---|---|---|
| c1 | 1 → 4 | ouvrir | fermé | ouvrir | ouvrir |
| c2 | 2 → 5 | ouvrir | fermé | ouvrir | ouvrir |
| c3 | 2 → 4 | ouvrir | ouvrir | fermé | ouvrir |
| c4 | 3 → 5 | ouvrir | ouvrir | fermé | ouvrir |
| c5 | 3 → 4 | ouvrir | ouvrir | ouvrir | fermé |
| c6 | 1 → 5 | ouvrir | ouvrir | ouvrir | fermé |
Les colonnes vous indiquent la fonction :
- Pos. 1 Fermer les contacts c1 et c2 : relier L1 à la borne U du compteur, et L2 à la borne V. Relever la tension entre L1 et L2.
- Pos. 2 ferme c3 et c4 : L2 vers U, L3 vers V. Lecture de L2–L3.
- Pos. 3 ferme c5 et c6 : L3 vers U, L1 vers V. Lecture de L3 à L1.
- Pos. 0 Cela ne ferme rien. Le compteur est isolé.
Six cames, quatre positions, une seule fonction. Ce tableau représente la séquence de contact du sélecteur à cames, et le lire ne représente que la moitié du travail.
Le principe « break-before-make » n'est pas un simple détail. Sur un commutateur de voltmètre, c'est le principe même de sa conception.
Lors de la transition de la position 1 à la position 2, c1 et c2 doivent s'ouvrir avant que c3 et c4 ne se ferment. En cas de chevauchement — même de quelques millisecondes, par exemple lorsqu'un opérateur tourne lentement la poignée —, L1 est connecté à U au même moment où L2 est connecté à U. Il s'agit alors d'un court-circuit phase-phase traversant votre voltmètre, et l'appareil fait office de fusible.
Un sélecteur de voltmètre doit donc être « break-before-make », et les profils de came doivent garantir un jeu. Ce n'est pas quelque chose que l'on précise oralement en espérant que cela se fasse. Cela doit figurer sur le plan.
Inversons maintenant la logique, car la réponse à cette même question est inverse lorsqu’il s’agit d’un sélecteur d’ampèremètre. Un sélecteur d’ampèremètre agit sur les secondaires des transformateurs de courant, et un secondaire de TC ne doit jamais être mis en circuit ouvert tant que le courant primaire circule. La tension secondaire augmente jusqu’à ce qu’un élément cède, et cet élément est généralement l’isolation du TC ou toute personne se trouvant à proximité. Un sélecteur d’ampèremètre doit donc être « make-before-break »: le contact d'entrée se ferme avant que celui de sortie ne s'ouvre, et le commutateur court-circuite lui-même les phases non sélectionnées.
Un appareil d'apparence identique. Un profil de came inverse. Une conséquence inverse en cas d'erreur.
Numérotation des bornes des commutateurs à cames : une convention qui pose problème sur les plans importés
La numérotation des bornes n'est pas harmonisée d'un fabricant à l'autre, et c'est pour cette raison qu'un tableau de correspondance parfaitement correct peut tout de même aboutir à un commutateur erroné.
La convention européenne la plus courante est appariement pair/impair: les contacts sont numérotés 1–2, 3–4, 5–6 ; chaque paire comporte une coupure, le contact impair correspondant généralement au côté d'entrée. Un commutateur à six contacts porte les numéros de 1 à 12. L'autre disposition courante est numérotation séquentielle des lignes: 1, 3, 5, 7 dans la ligne du haut et 2, 4, 6, 8 dans celle du bas ; ainsi, chaque contact est identifié par sa paire verticale.
Les deux figurent dans de vrais catalogues, et un tableau de commutation à cames rédigé pour l'un n'a aucun sens lorsqu'on le compare à l'autre. Deux habitudes permettent d'éviter cela : nommer la fonction du terminal plutôt que de se contenter de son numéro, car les numéros varient d'un fabricant à l'autre tandis que les fonctions restent les mêmes, et demander le schéma du terminal lors de la demande de devis.
Il en va de même pour les modèles à clé. A Commutateur à came à 3 bornes et un Commutateur à came à 5 bornes de type à clé peuvent partager un boîtier et un profil de clé tout en coupant des circuits totalement différents, et le tableau de commutation est le seul moyen fiable de les distinguer.
Exemple concret : un sélecteur à trois lampes avec deux sources d'alimentation
La demande personnalisée qui nous est le plus souvent adressée concerne un sélecteur qui indique également ce qui est sélectionné. C'est là que intervient le commutateur à came à trois lampes et commutateur à came à double indicateur où vivent des familles.
Imaginons que vous ayez besoin de trois positions pour la commutation entre deux sources d'alimentation : secteur, générateur, ARRÊT. Chaque position sous tension doit allumer un voyant, et les deux sources d'alimentation ne doivent jamais être connectées entre elles, même pas momentanément. Cela engendre deux exigences qui s'opposent. Les contacts principaux doivent être « break-before-make », ou bien vous reliez deux alimentations indépendantes. Les contacts de la lampe doivent être « make-before-break » ou du moins simultanées, car un décalage visible entre la sélection d'une alimentation et l'allumage de sa lampe est interprété par l'opérateur comme un dysfonctionnement.
| Fonction | Terminaux | Pos. 1 | Pos. 2 | Pos. 3 (ARRÊT) |
|---|---|---|---|---|
| Réseau à charger | 1 → 2 | fermé | ouvrir | ouvrir |
| Générateur à mettre en charge | 3 → 4 | ouvrir | fermé | ouvrir |
| Lampe sur secteur | 5 → 6 | fermé | ouvrir | ouvrir |
| Lampe à dynamo | 7 → 8 | ouvrir | fermé | ouvrir |
| Référence neutre | 9 → 10 | fermé | fermé | ouvrir |
Deux phrases doivent accompagner ce tableau : “ coupure avant fermeture sur les paires 1–2 et 3–4, aucun chevauchement autorisé ”, et “ les contacts de la lampe se ferment au même angle d'arbre que le contact principal correspondant, ±3° ”. Une position « OFF » ne ferme absolument rien, et c'est le paramètre que les clients oublient le plus souvent de préciser.
Données électriques que vous devez fournir, sinon l'usine devra les estimer
Le tableau de commutation définit la logique. Il ne précise pas si le commutateur résiste à la charge.
Courant thermique nominal (Ith) Il s'agit du courant que les contacts peuvent supporter en continu sans dépasser les limites d'élévation de température — un aspect anodin pour la commutation d'appareils de mesure, mais déterminant pour la commutation de moteurs.
Courant nominal de fonctionnement (Ie) à votre tension. Précisez toujours la tension, car un contact d'une intensité nominale de 20 A à 230 V CA n'est pas un contact de 20 A à 690 V.
Catégorie d'utilisation C'est celle que les acheteurs ont tendance à négliger et qui est à l'origine des pannes sur le terrain. La norme AC-21A concerne les charges résistives et les conditions de fonctionnement légères. La norme AC-22A ajoute une charge inductive. La norme AC-23A concerne le démarrage et le blocage des moteurs ; elle est généralement évaluée à la moitié du courant AC-21A, voire moins, pour un même contact. Si l’interrupteur sert à démarrer un moteur et que le schéma indique AC-21A, les contacts vont se souder en l’espace de quelques mois.
Caractéristiques spécifiques au courant continu. Il est beaucoup plus difficile d'interrompre le courant continu, car il n'y a pas de point zéro naturel ; ainsi, un interrupteur à cames calibré pour 10 A en courant alternatif peut convenir pour 1 à 2 A en courant continu à la même tension. Pour les circuits de commande à 110 V CC, demandez une valeur nominale en courant continu, et non une valeur nominale en courant alternatif accompagnée d'un astérisque.
Informations à fournir à l'usine pour un programme de cames sur mesure
- Postes, notamment pour savoir si la position « OFF » compte pour un et quelle est la position de repos.
- Angle par position, et si la poignée est à verrouillage ou à retour par ressort.
- Le tableau de commutation — les contacts dans les lignes, les postes dans les colonnes, « ouvert » ou « fermé » dans chaque cellule.
- « Break-before-make » ou « make-before-break », indiqué par contact plutôt qu'une seule fois pour l'ensemble du commutateur.
- La numérotation des terminaux dont vous avez besoin, avec des fonctions nommées.
- Caractéristiques électriques — la tension, le courant (courant alternatif ou continu), la catégorie d'utilisation et la présence ou non d'un moteur.
- Caractéristiques mécaniques et données de marquage — diamètre de la découpe, type de poignée ou de clé, longueur de tige, texte et langue de la plaque signalétique.
Pour les versions à clé, indiquez le profil de la clé et précisez si les clés doivent pouvoir être retirées dans certaines positions. A commutateur à came pour panneau de commande Le fait que la clé puisse être retirée alors que l'appareil est en marche présente un risque bien différent de celui où elle ne peut être retirée qu'une fois l'appareil éteint, et les acheteurs oublient étonnamment souvent de le mentionner.
Lorsqu'un interrupteur se fixe simplement par des vis dans une découpe existante, sans nécessiter de cames sur mesure, les gammes standard sont plus rapides et moins chères. A commutateur à came de type général couvre la plupart des opérations de mise en marche, d'arrêt et de commutation ; le Type général à 3 bornes et Type général à 5 bornes Ces versions prennent en charge les circuits monophasés et triphasés. Les montage central interrupteur à came convient aux mécanismes situés derrière le panneau central. Pour les moteurs d'une puissance supérieure à quelques kilowatts, consultez notre guide sur Choix des commutateurs à cames pour la commande des moteurs; pour les nombres élevés de pôles, le Remarques concernant le commutateur à came rotatif à 6 pôles.
Trois erreurs que l'on retrouve dans la plupart des appels d'offres concernant les commutateurs à came
Une référence sans tableau. Ce chiffre n'a aucune signification en dehors de l'usine qui l'a émis. Le nombre de positions sans indication d'angle est tout aussi insuffisant : ce n'est qu'une demi-spécification, qui occulte la question de la position « OFF ».
Une puissance nominale en courant alternatif sur un circuit en courant continu. Ce phénomène est fréquent sur les tableaux de 110 V CC et les circuits de batterie ; la panne se traduit par une soudure des contacts ou un arc électrique qui ne s'éteint pas.
Le principe « break-before-make » est implicite, mais n'est pas explicitement mentionné. Tous les ingénieurs savent que c'est nécessaire ; presque personne ne le dit ouvertement. Une commande sur cinquante, si elle est réalisée différemment, provoque la destruction d'un transformateur.
Foire aux questions
Est-il possible de modifier un commutateur à came sur site afin d'en changer la fonction ?
Parfois, si le châssis est constitué d'un ensemble modulaire comportant des cames remplaçables. Ce n'est toutefois pas le cas de nombreuses unités compactes de Φ22 ; il convient donc de considérer tout élément lié à la sécurité comme un ensemble hermétique.
Combien de positions un commutateur à came peut-il avoir ?
La plupart des commutateurs à came destinés au montage sur panneau comportent deux à quatre positions ; les modèles de plus grande taille en proposent davantage. Au-delà de quatre positions, la course de la poignée s'allonge et la force nécessaire à l'actionnement augmente ; c'est pourquoi deux commutateurs constituent souvent la meilleure solution sur le plan ergonomique.