Banc d'essai électrique : Guide d'achat des types, coûts et spécifications

Tous les fabricants de dispositifs de protection sont confrontés au même problème. Pour commencer, les moyens manuels de test des systèmes tels que les voltmètres et les dispositifs de mesure du temps fonctionnent bien pour une production à faible volume, lorsque le taux de production est de 100 unités ou moins. Cependant, une fois que la production dépasse ce chiffre, les tests deviennent compliqués et inefficaces.

Les bancs d’essai offrent une solution à ce problème, et il existe de nombreux types de machines, allant d’une simple machine de test de bureau à une ligne entièrement automatisée de plusieurs centaines de mètres de long. Cela se traduit par une grande variété de prix. Dans cet article, nous parlerons des différents types de bancs d’essai, de leurs composants et de leurs prix.

En conclusion, la définition d’un banc d’essai électrique peut être décrite comme un équipement capable de fonctionner de manière stationnaire ou semi-stationnaire et servant à tester un disjoncteur, un contacteur ou d’autres dispositifs, et à obtenir des mesures qui sont comparées aux valeurs de référence acceptées. Les coûts des bancs d’essai électriques peuvent également varier de 2 000 € pour une unité effectuant une seule fonction particulière à 50 000 € et plus si une ligne automatisée est achetée. Pour différents modèles de bancs d’essai portables de base, il faut s’attendre à payer entre 8 000 € et 30 000 €. Les temps d’arrêt en ingénierie sont responsables de l’efficacité du banc d’essai plutôt que de la précision de la machine.

Ce que fait réellement un banc d’essai électrique

Si vous retirez les armoires, un banc peut effectuer quatre tâches de base. Il produit le courant ou la tension désirée dans l’objet testé. Il mesure également la réponse de l’objet testé, c’est-à-dire qu’il mesure le temps de déclenchement, le courant de déclenchement ou une certaine résistance de contact ou d’isolation. Ensuite, il compare les résultats mesurés avec la limite standard conformément aux besoins du client. La dernière fonction du banc est l’enregistrement des résultats.

Contrairement à ce que les acheteurs peuvent penser, la dernière fonction est très importante. Un équipement qui teste sans enregistrer vous laisse avec une pile de documents et rien qui puisse être tracé. L’équipement qui enregistre vous fournit un ensemble de données pouvant servir à des fins de garantie.

Les types de bancs et ce que chacun prouve

Sur six catégories, la majorité du marché est couverte. Les six types ne sont pas des alternatives les uns aux autres.

• Banc de caractéristique de déclenchement. Il applique un multiple de la valeur nominale du courant et mesure le temps de déclenchement à différents points. Pour un petit disjoncteur, ce banc de déclenchement est utilisé pour les tests de bande thermique réalisés à 1,13 et 1,45 de l’intensité nominale et pour les bandes magnétiques testées à 2,55 fois puis à 5 ou 10 fois pour les courbes B, C et D. C’est le banc principal pour toute conception de MCB et RCBO.
• Banc de courant résiduel. Il effectue des tests RCCB et RCBO à 0,5 du courant résiduel nominal pour l'absence de déclenchement, au courant nominal pour le temps de déclenchement et à 5 fois pour l'exigence de déclenchement rapide. Les dispositifs de type A, F et B nécessitent une source de test en courant continu ou à fréquence mixte qui est un générateur différent, plutôt qu'une option logicielle. Le banc incapable de fournir un courant continu stable ne peut pas tester les dispositifs de type B et cela sera indiqué dans le certificat.
• Banc de test instantané et de durée de vie. Il effectue plusieurs milliers d'opérations de fermeture-ouverture à courant nominal et en surcharge, vérifiant la capacité du mécanisme et des contacts à résister. Les taux d'endurance standard pour les disjoncteurs domestiques sont d'environ 4000 cycles électriques et 10000 cycles mécaniques, et le banc de test de durée de vie est la manière de le démontrer.
• Banc de test complet pour disjoncteurs. Ce banc est une combinaison de tests de déclenchement, de tests de résistance d'isolement, de tests de résistance de contact, de tests de temporisation mécanique, généralement utilisé pour les disjoncteurs moulés et à air où un seul banc suffit pour effectuer un test complet. Il teste toutes les unités de déclenchement, les bobines de fermeture et les contacts auxiliaires.
• Banc de test pour contacteurs et démarreurs. Il mesure la tension de seuil et de chute, le courant de bobine, la résistance à travers tous les pôles, en comptant les opérations mécaniques. La logique de test est différente de celle d'un disjoncteur car les critères d'acceptation sont différents, et un appareil de test complet pour contacteurs couvre la bobine, les contacts principaux et le bloc auxiliaire en un seul cycle.
• Banc de vieillissement et d'endurance. Il fait fonctionner les dispositifs pendant une longue période à haute température ou au courant nominal avec l'aide d'appareils spéciaux pour créer une dérive. Il sert de test de fiabilité et non de contrôle de sortie des dispositifs.

Ce qui se trouve à l'intérieur du banc

La nomenclature liste clairement les prix et explique pourquoi les deux devis ont une différence de trois fois.

• Alimentation en courant. Un transformateur et un régulateur, ou une alimentation à semi-conducteurs capable de produire le courant de test maximal. Ce sera le composant le plus coûteux, mais aussi celui qui est le plus souvent sous-dimensionné.
• Alimentation en tension. Généralement, dans la plupart des configurations, la source de tension est indépendante de l'alimentation en courant et est nécessaire pour les tests d'isolement et diélectriques.
• Équipement de mesure. Cela inclut le shunt, le transformateur de courant, la carte d'acquisition de données et le certificat d'étalonnage. Le banc n'est aussi bon que son étalonnage, qui est une dépense annuelle supplémentaire. Sur un disjoncteur moulé ou à air, la chaîne doit également lire l'unité de déclenchement, c'est pourquoi un banc construit autour des routines de test ACB possède une interface de communication qu'une station MCB n'a pas.
• Système de protection. Il s'agit de l'installation des contacteurs, relais et verrouillages importants pour le bon acheminement du courant de test et la protection de l'opérateur. Le circuit de sécurité est la zone où les réductions de coûts se produisent généralement.
• Fixations et équipements de manutention. Il s'agit du système de pinces maintenant l'appareil, de l'agencement des barres reliant l'appareil, et de l'appareil de chargement des dispositifs. Pour les lignes à haut rendement, l'efficacité de la conception du dispositif est encore plus importante que celle de l'électronique.
• Logiciel. Cela inclut la séquence de test, les tables de limites, la logique de réussite/échec, la base de données et le modèle de rapport.

Il convient de noter que la manutention mécanique est souvent négligée par les acheteurs pour ne réaliser son importance que plus tard. Un banc qui prend en moyenne deux minutes de serrage par appareil aura un faible taux de production malgré une rapidité de test.

Coût, sur toute la gamme

Les prix mentionnés ci-dessous correspondent aux chiffres indicatifs de 2026. Les stations fabriquées en Chine sont les moins chères, tandis que les appareils fabriqués en Europe et au Japon sont les plus coûteux.

La transition d'une station manuelle à une ligne entièrement automatisée est considérée comme le meilleur investissement et le meilleur endroit pour effectuer le calcul du retour sur investissement. Une installation manuelle peut avoir un opérateur travaillant et traitant environ 150 appareils pendant un poste. Une ligne automatisée utilisant à peu près la même électronique et adoptant de meilleures techniques de manutention des appareils peut traiter environ 1 200 appareils. Que cette différence soit rentable dépend du volume, du coût de la main-d'œuvre et du coût des défauts échappés, et cette analyse de retour sur investissement des tests MCB automatisés versus manuels fonctionne avec des calculs basés sur des hypothèses réalistes, non optimistes.

Outre le prix d'achat, deux coûts doivent être inclus immédiatement dans le budget : l'étalonnage, qui représente un petit pourcentage du coût des machines chaque année, et les pièces de rechange pour les dispositifs et contacts qui s'usent plus rapidement que prévu.

Comment se déroule une séquence de test

La séquence est importante car elle affecte le temps de cycle et une mauvaise organisation de la séquence peut ruiner une bonne production.

Le processus commence par l'identification. L'action de lire le code-barres relie le numéro de série du produit aux informations concernant le test, de sorte qu'il ne sera pas possible de faire une identification erronée due à la connexion du courant électrique.

Vient ensuite le test d'absence de tension : il consiste en une inspection visuelle et la mesure de l'impédance aux contacts fermés. Les mauvaises connexions ne répondront pas aux exigences techniques du test thermique lors de sa réalisation.

Le test de résistance d'isolation suit. L'appareil est testé à une tension égale à 500 V pour une tension nominale de 250 V ou moins et à une tension égale à 1000 V pour une tension nominale supérieure à 250 V. Habituellement, les spécifications indiquent qu'un bon appareil aura une résistance supérieure à 100 MΩ, et toute valeur inférieure à 1 MΩ sera considérée comme un échec.

Ensuite, les tests de déclenchement suivent. Les tests, y compris les déclenchements à différents courants, sont effectués en séquence. Le processus géré des déclenchements (en tenant compte des pauses entre eux) aide à éviter les passages erronés dus à l'utilisation de bimetaux chauffants.

En ce qui concerne les dispositifs différentiels, dans ce cas, la moitié du courant nominal est appliquée pour l'absence de déclenchement, le courant nominal est appliqué pour la temporisation, et cinq fois le courant nominal est appliqué pour la rapidité.

Enfin, avec l'appareil marqué et la faute isolée, l'enregistrement est créé. Les décisions de routage sont une question de génie mécanique, et une décision basée sur le banc n'est ignorée que par le personnel travaillant sous pression.

Le travail d'endurance exécute la même séquence des milliers de fois sans opérateur, ce qui est un problème d'ingénierie différent. Un Banc de vieillissement ATS est construit pour ce mode : cyclage sans surveillance, enregistrement de dérive, et un enregistrement de défaut qui survit à une interruption de courant.

Qui construit ces bancs

Le marché est classé en trois catégories et le bon choix dépend du test effectué.

• Producteurs d'instruments. Fluke, Megger, Chauvin Arnoux, Kyoritsu, Omicron, etc. Leurs produits incluent des appareils portables et stationnaires, bien documentés et bénéficiant d'un support international et d'une calibration via leurs partenaires distributeurs. Ces producteurs d'instruments sont le meilleur choix pour effectuer des tests sur le terrain ou dans des laboratoires réalisant des tests sur quelques appareils par jour.
• Fabricants spécialisés de bancs. Ces entreprises produisent des bancs selon les exigences des dispositifs spécifiques et sont généralement équipées de la manutention des produits et des logiciels requis pour ce type spécifique de produit. L'avantage de ces bancs de test est que les tests sont déjà réalisés selon les normes appropriées. L'inconvénient est l'impossibilité de modifier les tests lorsque le produit change.
• Constructeurs de lignes de production. Ces entreprises créent des bancs qui font partie des lignes de production, incluant la manutention, le marquage, le tri, la collecte de données, etc. C'est la bonne voie au-delà d'un certain volume, et le comparatif des constructeurs de bancs de test MCCB expose ce qu'il faut rechercher chez chaque type de fournisseur, y compris la question que la plupart des acheteurs oublient de poser concernant la disponibilité des pièces de rechange dans cinq ans.

Où Benlong s'inscrit

Nous créons des bancs et des lignes pour les fabricants d'équipements, pas des appareils pour électriciens, et cela influence tous nos designs. Nos clients réalisent les tests sur leurs propres appareils mais doivent respecter le rythme de production et les normes qui seront évaluées par leurs clients.

Cela signifie qu'il y a trois points non négociables dans nos conceptions. Tout d'abord, les protocoles de test sont convenus avec l'ingénieur qualité du client sur la base de normes prédéterminées, plutôt que d'être sélectionnés dans l'inventaire. Deuxièmement, le dispositif de fixation est conçu spécifiquement pour cet appareil car une pince universelle qui fixe tout ne peut pas bien fonctionner. Enfin, les données sont envoyées à la base de données appartenant au client dans un format adapté à leur système ERP.

Le projet typique commence par une mesure que nos clients ne peuvent pas prouver pour le moment. Il peut s'agir du point de déclenchement magnétique de l'appareil à courbe C, de la résistance de contact après 2 000 cycles, ou du temps total de test par unité. Le banc est construit autour de cette mesure et ce n'est qu'ensuite qu'il intègre d'autres mesures. Par conséquent, nous créons une machine adaptée au problème plutôt qu'un modèle issu du catalogue.

Ce que nous ne faisons pas, c'est vendre le banc comme une boîte noire. Si les critères d'acceptation ne sont pas clairement définis, le banc fonctionnera selon ce qui a été programmé lors de sa mise en service.

Liste de contrôle des spécifications avant signature

Si un fournisseur ne répond pas à l'une des huit questions ci-dessus, cela implique qu'il ne s'est pas préparé pour la commande.

• Quel courant un testeur peut-il obtenir et pendant combien de temps ?
• L'alimentation électrique assure-t-elle une régulation stable tout au long du test ?
• Quelles normes sont couvertes par le test ?
• Combien de temps prend le processus de changement ?
• Quelle est la fréquence d'étalonnage et qui est responsable des étalonnages ?
• Que se passe-t-il avec les résultats des tests si l'ordinateur perd son alimentation ?
• Quelles pièces de rechange sont des consommables, quelle est leur durée de vie, et sont-elles disponibles dans cinq ans ?
• Qu'est-ce que le SAT à l'usine et qui y participe ?

Le processus de changement du banc déterminera s'il sera opérationnel dans trois ans. En fait, un équipement dont la période de changement est de quarante minutes ne sera utilisé que pour une seule capacité, et l'audit qualité révélera un grand écart dans le dossier qualité.

FAQ

À quoi sert un banc d'essai électrique ?

Des signaux de courant et de tension doivent être fournis à un dispositif ou système de protection pour mesurer sa réponse par rapport à la réponse de référence, et noter les résultats sous une identification spécifique de l'objet. L'appareil sert à la gestion de la qualité et des processus dans une usine et est utilisé pour les tests et le développement en laboratoire.

Combien coûte un banc d'essai ?

Une machine à fonction unique peut être achetée pour $2 000-$6 000 tandis qu'un banc d'essai complet coûte environ $60 000. Le projet le plus cher est une ligne automatisée coûtant entre $50 000 et $200 000. Dans cette catégorie, il y a aussi l'équipement portable de test de phase coûtant entre $8 000 et $30 000, souvent choisi car il peut être utile pour les mises en service sur site.

Un banc peut-il tester à la fois les disjoncteurs AC et DC ?

À condition qu'il soit construit correctement, en utilisant une alimentation en courant continu. En raison des différences dans les caractéristiques des interruptions en courant continu, il est nécessaire de noter que le courant de test dans les équipements en courant continu est réglé pour une valeur spécifique de constante de temps, généralement d'environ plusieurs millisecondes. De plus, il faut se rappeler qu'un banc d'essai avec une alimentation en courant alternatif appliquée au redresseur produira une certaine valeur mais pas nécessairement une valeur conforme aux exigences.

À quelle fréquence un banc d'essai doit-il être calibré ?

La fréquence de calibration est considérée comme annuelle. Le processus de calibration spécifique est réalisé pour l'unité source concernée, la chaîne de mesure et la base de temps séparément. Lorsqu'un banc d'essai est mis en service, son certificat de calibration devient une partie de la documentation qualité et par conséquent la fréquence doit être conforme aux exigences.

Ai-je besoin d'une ligne automatisée ou un banc manuel suffit-il ?

Pour tout volume inférieur à 500 machines par jour, un banc d'appareils mobile, professionnellement organisé et équipé d'appareils efficaces, est généralement une meilleure option car le taux de changement pour l'application est beaucoup plus rapide et le montant investi est plus sûr. Pour un volume de production plus élevé, le processus prend plus de temps et la période de retour sur investissement de l'automatisation se mesure en heures-homme et par la réduction du nombre d'erreurs lors des tests.

Références

• NETA — Association Internationale des Tests Électriques
• Fluke — Instruments de test et de mesure électriques
• Chauvin Arnoux — Test et mesure portables
• OMICRON — Protection et tests d'injection primaire
• UL Solutions — Normes pour disjoncteurs et dispositifs de protection

Conclusion

L'évaluation des temps de déplacement est simple. Si un constructeur est dans ce métier depuis un certain temps, il sera capable d'atteindre la précision souhaitée de l'instrumentation d'une milliseconde. Un minimum de dix ans de fonctionnement de l'usine peut être atteint grâce à un équipement capable de minimiser le temps de changement à quelques minutes et d'obtenir les résultats nécessaires à chaque cycle opérationnel en respectant toutes les exigences de qualité.

En conclusion, il faudrait créer un temps de changement, utiliser des opérations d'enregistrement fluides, mettre en œuvre les exigences nécessaires et seulement alors considérer l'électronique. Une fois que nous comprenons l'équipement, le débit et le point de conformité, une bonne conception du banc peut être réalisée.