Commencez par la plaque de montage
La plaque de montage (également appelée plaque arrière ou sous-panneau) est la plaque amovible sur laquelle les composants sont fixés par boulonnage. Elle est espacée du panneau arrière par des goujons, dégagée des parois latérales et de la bride de porte, elle est donc toujours plus petite que l'intérieur du coffret. C'est cette zone que vous devez aménager.
Un exemple issu de notre catalogue : le coffret mural en acier inoxydable 304 de 24 × 20 × 8 po offre, selon son plan de référence, des dimensions intérieures nominales de 606.6 × 505.0 × 200.2 mm, une plaque de montage de 545.6 × 444.0 mm (environ 21.5 × 17.5 po) et une profondeur utile de 184.9 mm entre la face de la plaque et l'intérieur de la porte fermée. Chaque coffret mural NEMA4 Enclosure est muni d'une plaque de montage galvanisée amovible sur goujons soudés, ce qui vous permet de la retirer, de réaliser l'implantation sur un établi et de la remettre en place.
Travaillez dans cet ordre : dessinez le contour de la plaque à l'échelle réelle ou sur DAO, positionnez les rangées de rails et la goulotte de câblage entre elles, puis remplissez les rangées avec les appareils selon les dimensions de leur fiche technique. La somme des surfaces des appareils sous-estime toujours l'espace nécessaire, car les appareils ne s'emboîtent que par rangées entières et la goulotte occupe une part importante de la plaque. Le guide de dimensionnement traite de l'espace de réserve et de la profondeur ; ce guide aborde l'agencement proprement dit.
Profilés de rails DIN conformes à l'IEC 60715
"Rail DIN" est le nom commun des rails métalliques normalisés sur lesquels se clipsent l'appareillage de commutation et de commande. La norme actuelle est l'IEC 60715:2017, "Dimensions de l'appareillage de commutation et de commande à basse tension - Montage normalisé sur rails pour le support mécanique de l'appareillage de commutation, de commande et des accessoires". Elle a remplacé la première édition de la 1981 et son amendement 1995. Les profils que vous rencontrerez :
| Profil | Dimensions (largeur x profondeur) | Où il est défini | Utilisation typique |
|---|---|---|---|
| Chapeau, standard | 35 × 7.5 mm | IEC/EN 60715 (anciennement EN 50022, DIN 46277-3) | Borniers, disjoncteurs, relais, alimentations, automates |
| Rail DIN (top-hat), profond | 35 × 15 mm | IEC/EN 60715 | Les mêmes appareils pour lesquels un rail plus profond est spécifié |
| Profilé chapeau miniature | 15 × 5.5 mm | EN 50045 (DIN 46277-2) | Petits borniers et accessoires |
| Rail de type G | - | EN 50035 (retirée), DIN 46277-1 | Composants plus anciens, plus lourds et à plus forte puissance |
Les rails sont généralement en acier au carbone laminé à froid avec une finition zinguée ou chromatée. Ils servent de support mécanique et ne sont pas utilisés comme barre omnibus, bien qu'ils puissent assurer la mise à la terre du châssis d'un appareil. L'édition 2017 de la norme IEC 60715 indique que la fonction électrique du rail pour la protection de mise à la terre est régie par la norme de produit applicable ; ne présumez donc pas qu'un rail met un appareil à la terre, à moins que son manuel ne l'indique. Consultez la mise à la terre et la liaison équipotentielle d'un coffret pour savoir comment relier le rail et la plaque à la terre de protection.
Fixez chaque rail à la plaque de montage sur toute sa longueur à l'aide de vis à métaux dans des trous taraudés ou d'écrous sur des goujons, et maintenez les rails à l'horizontale, sauf si le manuel de l'appareil l'autorise autrement. Certains appareils sont sensibles à l'orientation : un fabricant d'alimentations sur rail DIN exige que les bornes d'entrée soient en bas et impose une réduction du courant de sortie pour toute autre orientation.
Rangées et goulottes de câblage
Le layout classique alterne des rangées de rails et des conduits à câbles percés, avec l'alimentation d'entrée et le disjoncteur principal à une extrémité et les bornes de raccordement de terrain près des entrées de câbles. Laissez chaque rangée suffisamment longue pour accueillir ses appareils ainsi que les arrêts de fin de rangée et les positions de secours. Une revue étape par étape du layout de panneau permet d'organiser le travail : les entrées de câbles et les appareils volumineux en premier, puis l'accès aux bornes, le flux d'air, la séparation, le raccordement à la terre, la protection des branches et les bornes de terrain.
- Remplissage de la goulotte. Un fabricant de goulottes de câblage fixe le remplissage maximal des fils dans tous ses tableaux de remplissage à 50 % de la section transversale intérieure de la goulotte, citant la norme NFPA 79-2012 section 13.5.2, « Percentage Fills of Raceways (Ducts) », et explique qu'en pratique, 50 % est tout ce qu'une goulotte peut contenir en raison des espaces d'air entre les câbles ronds. Considérez 50 % comme une limite maximale pour le panneau fini, et non comme un objectif dès le premier jour.
- Matériau de la goulotte. Ce même fabricant précise que selon la norme NFPA 79-2015 section 13.3.1, les goulottes non métalliques sont autorisées à l'intérieur des coffrets uniquement lorsqu'elles sont fabriquées dans un matériau ignifuge, l'ignifugation étant définie par l'essai IEC 60332-1.
- Espace de réserve. Les ingénieurs en tableaux de commande décrivent un espace de réserve de 20 à 25 % comme étant typique. Conservez cela sous forme de capacité de rail et de goulotte vide dans les rangées où des ajouts sont probables.
- Espace de cintrage. Les conducteurs de forte section nécessitent un espace de cintrage à leurs bornes ; le NEC 312.6 le définit pour les armoires et les boîtiers de découpe. Prévoyez le maximum d'espace au niveau des bornes d'alimentation principales.
Les dégagements de l'appareil sont spécifiés dans les manuels de l'appareil
Les alimentations, variateurs, automates et ordinateurs spécifient un espace libre autour d'eux pour la circulation de l'air et l'accès à leurs bornes. Ces valeurs varient selon le produit et la taille du châssis ; veuillez donc vous référer à chaque manuel. À titre d'exemple, la fiche technique d'une alimentation sur rail DIN de 24 V demande :
- 40 mm au-dessus, 20 mm en dessous et 5 mm à gauche et à droite ;
- 15 mm sur les côtés où le voisin est une source de chaleur, telle qu'une autre alimentation ;
- dégagement latéral pouvant être nul uniquement si l'unité est chargée en permanence à moins de 50 % ;
- aucune obstruction du flux d'air ou de la grille de ventilation.
L'espace au-dessus et en dessous d'un appareil est souvent l'endroit où passe la goulotte de câblage ; vérifiez donc que le bord de la goulotte se trouve à l'extérieur de la zone de dégagement, et non à l'intérieur. Corriger la disposition encombrée d'un panneau de commande présente un cas concret d'une alimentation électrique encadrée par une goulotte de câblage, et explique pourquoi le fait de réduire la goulotte ou d'ajouter un ventilateur ne rétablit pas le dégagement. Les dégagements s'additionnent également sur une rangée : une rangée de quatre alimentations perd plus de largeur en espaces latéraux que ce que l'on pourrait prévoir.
Zones de chaleur : quels composants placer en haut et quels composants placer en bas
L'air chaud s'accumule en haut d'un coffret fermé. Des ingénieurs d'application écrivant dans Control Design donnent ces règles de disposition :
- Montez les composants sensibles à la chaleur dans la partie inférieure du coffret, là où la température est plus basse, et éloignez-les autant que possible des composants générant de la chaleur.
- Regroupez les dispositifs générant de la chaleur pour faciliter la gestion de la chaleur.
- Dans la mesure du possible, montez les composants dégageant de la chaleur, tels que les transformateurs, les réactances de ligne et les variateurs, à l'extérieur du panneau.
- Respectez l'espacement recommandé par le fabricant du composant et positionnez les composants de manière à entraver le moins possible le flux d'air. L'utilisation d'entretoises pour surélever les rails par rapport à la plaque de montage, ainsi que l'installation de dispositifs sur les parois latérales, permet de gagner de l'espace de circulation d'air.
Dans un coffret NEMA 4X-type étanche, la chaleur doit s'évacuer par les parois ; l'agencement ne peut donc pas rattraper un coffret trop petit pour sa charge. Calculez d'abord le total à l'aide du calcul de dissipation thermique pour coffret, puis utilisez l'agencement pour éloigner les points chauds des composants sensibles.
Séparez le câblage de puissance et de signal
Le bruit se couple du câblage de puissance vers les câbles de signal et de communication qui le longent. Une directive de câblage et de mise à la terre largement utilisée provenant d'un fabricant majeur d'automatisation (1998 édition) classe les conducteurs par catégories : catégorie 1 pour la commande et la puissance CA, catégorie 2 pour les câbles analogiques, numériques à faible puissance et de communication, catégorie 3 pour les interconnexions entre les composants du système à l'intérieur du coffret. Pour les câbles de catégorie 2, elle indique ces distances minimales par rapport aux conducteurs de catégorie 1 :
| Conducteurs de puissance | Dans un chemin de câbles ou un conduit métallique continu | Pas dans un chemin de câbles ou un conduit métallique |
|---|---|---|
| Conducteurs de catégorie 1 sous 20 A | 0.08 m (3 po) | 0.15 m (6 po) |
| Lignes d'alimentation CA de 20 A ou plus, jusqu'à 100 kVA | 0.15 m (6 po) | 0.3 m (1 ft) |
| Lignes d'alimentation CA supérieures à 100 kVA | 0.3 m (1 ft) | 0.6 m (2 ft) |
La même directive indique que les câbles de signal qui doivent croiser des lignes électriques doivent le faire à angle droit, et que ses espacements visent uniquement l'immunité aux bruits : les codes locaux régissent la sécurité. À l'intérieur d'un même coffret, cela signifie généralement un chemin de câbles distinct pour les câbles analogiques et réseau, du côté opposé du rail par rapport au câblage d'alimentation, et des bornes de terrain regroupées par catégorie. Lorsque les bornes d'un appareil sont plus rapprochées que l'espacement, la directive l'admet.
Dispositifs et parties sous tension sur la porte
Les boutons-poussoirs, voyants lumineux, sélecteurs, compteurs et afficheurs sur la porte s'étendent à l'intérieur du coffret. Lorsque la porte se ferme, ils doivent éviter tout dispositif sur la plaque de montage, et leur câblage nécessite une boucle flexible du côté de la charnière. Mesurez la profondeur derrière la porte de chaque dispositif par rapport à la profondeur utile, et maintenez les dispositifs hauts sur la plaque à l'écart de la zone située derrière les dispositifs de porte. Le guide des découpes et presse-étoupes couvre les dimensions des trous pour les opérateurs de 22 et 30 mm et les découpes pour panel PC.
Les bornes sous tension à l'intérieur d'une porte constituent également un risque de contact lorsqu'elle est ouverte. Selon un résumé de la norme NFPA 79-2024 établi par un laboratoire d'essais, le champ d'application clarifié de l'article 6.2.3.1 inclut explicitement les pièces sous tension montées sur la surface intérieure des portes ou des capots, la protection étant jugée efficace lorsqu'un doigt d'épreuve articulé de 12.5 mm (1/2 po) ne peut pas les toucher ; un nouvel article 6.2.3.1.1 exige une protection contre les contacts directs fortuits, même lorsque l'accès est commandé par une clé, un outil ou un sectionneur verrouillé. Des bornes protégées contre le toucher, des capots et des écrans résolvent ce problème. Si des appareils sont montés sur une porte conductrice, un câble de liaison équipotentielle est également requis ; consultez le guide de mise à la terre.
Espace de maintenance intérieur et extérieur
Une disposition qui convient n'est achevée que lorsqu'il est possible d'y travailler. À l'intérieur, prévoyez l'espace nécessaire pour atteindre chaque vis de borne avec un tournevis, pour lire les étiquettes et pour remplacer un appareil sans démonter ses voisins. À l'extérieur, vérifiez le débattement de la porte et l'espace de travail devant le coffret. Le NEC 110.26(A) (éditions 2020 et 2023) exige un espace de travail devant les équipements susceptibles d'être examinés, réglés, entretenus ou réparés sous tension, incluant une ouverture des portes d'au moins 90 degrés ; la profondeur dépend de la tension et des conditions. Notre exemple de 24 × 20 × 8 po présente un rayon de débattement de porte de 511.3 mm (environ 20.1 po) sur son plan de référence. Vérifiez l'édition appliquée par votre autorité compétente.
Avant de commander, reportez votre implantation sur le contour de la plaque de montage issu du fichier CAD de référence sur n'importe quelle page de produit, vérifiez la profondeur par rapport à la porte, et prévoyez des profilés et des goulottes de réserve. Le guide de spécification des coffrets sur mesure indique les éléments à fournir lorsqu'aucune dimension du catalogue ne convient.
Configurations sur mesure. NEMA4 Enclosure fabrique des coffrets sur mesure à partir d'une unité en acier inoxydable 304 et 316L, en acier au carbone thermolaqué, en aluminium, en polycarbonate et en PRV, livrés sous 10 jours ouvrés après approbation du plan. Si votre configuration nécessite des ouvertures dans la porte ou les parois, nous les découpons ; veuillez envoyer les positions avec votre demande de devis. Les coffrets muraux en 304 et 316L sont classés NEMA 4X / IP66 par le fabricant ; non homologué UL.
Foire aux questions
Quelle taille de rail DIN est standard ?
Le rail chapeau de 35 mm défini dans la norme IEC 60715, au profil de 35 × 7.5 mm ou au profil plus profond de 35 × 15 mm. Il existe un rail miniature plus petit de 15 × 5.5 mm pour les petits accessoires.
Quel est le taux de remplissage maximal d'une goulotte de câblage ?
Les fabricants de conduits basent leurs tableaux de remplissage sur un maximum de 50% de la section transversale intérieure, citant la norme NFPA 79. En pratique, les câbles ronds laissent des vides d'air ; prévoyez donc une occupation moindre et conservez une capacité de réserve pour de futurs changements.
Un rail DIN peut-il servir de mise à la terre ?
Pas par défaut. Les rails sont des supports mécaniques, et la norme IEC 60715:2017 laisse la fonction de mise à la terre de protection d'un rail à la norme produit correspondante. Reliez le rail à la plaque de montage et au collecteur de terre, et suivez le manuel de chaque appareil.
Quelle distance de séparation entre les câbles de puissance et de signal ?
Une directive d'automatisation largement utilisée préconise 3 po par rapport aux conducteurs de puissance sous 20 A lorsque le câble de signal est dans un chemin de câbles métallique contigu, et 6 po lorsqu'il ne l'est pas, avec des distances plus importantes pour les lignes de puissance plus lourdes. Croisez les lignes de puissance à angle droit.
Où placer les dispositifs dégageant de la chaleur sur la plaque de montage ?
Regroupez les sources de chaleur et placez les dispositifs sensibles à la chaleur en position basse et à distance de celles-ci, ou déportez les transformateurs et les variateurs à l'extérieur du coffret. Respectez toujours les dégagements spécifiés par les fabricants d'équipements.
Sources
- IEC 60715:2017, Dimensions des ensembles d'appareillage basse tension - Montage normalisé sur profilés (titre, édition, modifications techniques)
- Wikipedia, "Rail DIN" (désignations de profil, matériau, support mécanique uniquement)
- Panduit, Solutions complètes de conduits de câblage, WDSG03 (50% de remplissage selon NFPA 79 13.5.2, conduit ignifuge selon NFPA 79 13.3.1)
- PULS, fiche technique de l'alimentation sur rail DIN, CS5.241 24 V (dégagements d'installation, orientation)
- Conception de tableaux de commande, « Tableaux encombrés : une discussion brûlante » (placement des composants pour la chaleur)
- Conception de tableaux de commande, « Les experts s'expriment sur les meilleures pratiques pour les boîtiers de tableaux de commande » (espace de réserve)
- Rockwell Automation, Directives de câblage et de mise à la terre pour l'automatisation industrielle, publication 1770-4.1 (catégories de conducteurs et espacement)
- Intertek, mise à jour NFPA 79-2024, partie 3 (pièces sous tension sur les portes, clauses 6.2.3.1 et 6.2.3.1.1)
- NFPA 70, National Electrical Code (accès gratuit en lecture seule) : 110.26, 312.6
- EC&M, « exigences du NEC relatives aux dégagements de travail » (110.26 ouverture de porte)
