Comment choisir et connecter correctement un RCD

Points d’article

• Le principe de fonctionnement du RCD
• Types de DDR
• Par la nature du courant de fuite
• En déclenchant la technologie
• Par vitesse de réponse (délai)
• Par le nombre de pôles
• Courant de fuite
• Courant de fonctionnement
• Installation et connexion du RCD
• Vérification du RCD

Dans cet article, nous examinerons le but et le principe de fonctionnement d’un DDR. Voyons en quoi les appareils de différents types diffèrent, nous déterminerons dans quelles conditions ils sont utilisés. Parlons séparément de la connexion de ces dispositifs de protection..

Un DDR est un dispositif de commutation (coupure) qui, lorsque le courant différentiel (courant de fuite) atteint et dépasse la valeur de consigne, ouvre les contacts et déconnecte le réseau ou sa section de l’alimentation électrique. Ce produit porte plusieurs dénominations: « disjoncteur différentiel », « disjoncteur différentiel », « disjoncteur de protection ». D’une manière ou d’une autre, mais des centaines de millions de disjoncteurs différentiels utilisés dans le monde accomplissent deux tâches: ils protègent une personne contre les chocs électriques lors d’un contact direct et indirect et empêchent un incendie d’allumer le câblage. Dans de nombreux pays développés, l’utilisation d’interrupteurs différentiels est obligatoire.

Les appareils à courant résiduel sont conçus pour neutraliser les courants en cas de tous types de dommages aux installations électriques. Bien qu’il ne s’agisse que d’une partie des mesures globales, dans certains cas, le différentiel reste le seul moyen de protection, par exemple lorsque: abaissement du niveau d’isolement, coupure du conducteur de protection neutre ou à de faibles valeurs du courant de défaut. Ainsi, les fusibles (disjoncteurs) coupent le circuit à des valeurs de courant (courts-circuits ou surintensités) plusieurs fois supérieures au seuil critique pour une personne, auquel un dysfonctionnement du muscle cardiaque se produit, tandis que les DDR se déclenchent en millisecondes et réagissent même au plus petit courant.

Il peut être fatal de toucher les éléments sous tension du panneau électrique ou les boîtiers d’appareils électriques sous tension, par exemple, si l’isolation est endommagée, il y a toujours un risque d’endommager les gaines des câbles cachés avec un outil. Un courant de 5 mA est déjà ressenti par une personne, à 10 mA les muscles se contractent et le seuil de « ne pas lâcher prise » s’installe, 30 mA provoque une insuffisance respiratoire, 50 mA provoque des arythmies cardiaques, 100 mA – une issue mortelle est possible. C’est pourquoi, selon les normes américaines, un DDR conçu pour protéger les personnes doit fonctionner à des courants de 4-5 mA, en Europe – 10 mA. En Russie, il n’y a pas de normes strictes – les dispositifs à courant résiduel, conformément aux exigences de l’État, doivent être utilisés dans des structures métalliques ou des bâtiments à ossature métallique. Cependant, après la publication de la septième édition du PUE, l’attitude envers les RCD dans notre pays a radicalement changé pour le mieux.

Il est à noter que le dispositif à courant résiduel ne peut pas remplacer les disjoncteurs qui protègent le câblage, car il « ne remarque » pas de dysfonctionnements qui ne sont pas accompagnés de courants de fuite, par exemple, en cas de court-circuit entre la ligne et le neutre.

Le principe de fonctionnement du RCD

Le fonctionnement de tout DDR est basé sur la surveillance de l’équilibre des courants entre les conducteurs qu’il comprend. Les différences de courant possibles sont détectées et comparées aux valeurs spécifiées. La violation de l’équilibre est une indication pour l’actionnement de la partie exécutive (disjoncteur).

L’unité principale de «suivi» du RCD est un transformateur différentiel avec trois enroulements du noyau ferromagnétique: entrée, sortie et commande. Le courant circulant dans l’appareil (du conducteur de phase allant à l’alimentation du consommateur au conducteur neutre provenant du consommateur) excite des flux magnétiques avec des pôles opposés sur les enroulements. Si les appareils électroménagers et les accessoires de câblage sont en bon état de fonctionnement, que le câblage de la zone protégée n’est pas endommagé et qu’il n’y a pas de fuite à la terre, la somme des courants est nulle. Si, par exemple, une personne debout sur un sol mouillé touche un fil dénudé, alors une partie du courant traversera son corps jusqu’au sol, la somme des flux dans l’appareil sera supérieure à zéro (le courant circule dans le RCD plus qu’il ne le quitte). L’apparition d’une somme positive de courants signifie que le courant passe également par le RCD, c’est-à-dire qu’il y a une fuite, un dommage dans le circuit. Dans ce cas, l’équilibre dans l’enroulement de commande du transformateur est perturbé, une force se produit qui est transmise au relais EMF, coupant le contact entre la ligne et le neutre. La force électromotrice peut être détectée par le tracker, qui devient un signal pour désactiver le solénoïde (actionneur de puissance) maintenant les contacts – le circuit est ouvert.

Types de DDR

Les dispositifs à courant résiduel (RCD) peuvent différer par de nombreuses caractéristiques, de la façon dont ils sont installés à leur utilisation générale. La classification comprend des centaines de types de disjoncteurs différentiels avec leurs propres caractéristiques. Nous proposons de considérer les principaux afin de choisir le bon appareil qui fonctionnera correctement dans certaines conditions..

Par la nature du courant de fuite

Selon ce critère, les DDR sont divisés en dispositifs de types AC, A et B. Les dispositifs AC interrompent le circuit en cas de fuites AC si elles augmentent brusquement ou en douceur. Ces disjoncteurs différentiels sont peu coûteux, ils sont les plus courants et sont considérés comme acceptables dans la plupart des conditions de fonctionnement..

Les disjoncteurs différentiels de type A sont déclenchés non seulement par un courant alternatif, mais également par un courant continu pulsé, qui augmente soudainement ou monte en douceur. De tels appareils sont plus préférables pour les locaux résidentiels, car certains appareils électroménagers sont précisément la source d’un courant pulsé constant, par exemple les ordinateurs, les gradateurs, les téléviseurs, certaines machines à laver (tous avec des alimentations à semi-conducteurs). À propos, les instructions pour certains de ces consommateurs indiquent qu’ils doivent être connectés uniquement via un RCD de type A. Ces dispositifs de protection sont nettement plus chers que la classe AC.

Le type B est utilisé pour le courant continu, alternatif et redressé, principalement ces DDR sont utilisés dans les installations industrielles.

En déclenchant la technologie

Selon le principe sur lequel le circuit est coupé, on distingue un RCD:

• électronique
• électromécanique

Les dispositifs de protection différentielle électromécanique n’ont pas besoin d’une alimentation électrique complète sur le secteur. Ils ne sont déclenchés que par un courant de fuite qui entraîne un actionneur mécanique de haute précision. Ces appareils sont relativement chers, peu de fabricants les produisent, mais ils sont considérés comme les plus fiables, car ils fonctionnent dans toutes les conditions et ne dépendent pas des paramètres de puissance..

Les DDR électroniques sont plusieurs fois moins chers que les disjoncteurs électromécaniques, ils représentent donc la part du lion de notre marché. Pour le fonctionnement de ces appareils, une alimentation externe est nécessaire, ce qui «ravive» son électronique avec un amplificateur. Le principal problème est qu’avec les chutes de tension dans le réseau, l’efficacité du RCD électronique (il y a une dépendance du moment de déclenchement) est sensiblement réduite. De plus, il existe toujours un risque qu’un contact direct ou indirect avec un élément sous tension (fil, borne ou boîtier de l’appareil) se produise lorsque le conducteur neutre est endommagé et, par conséquent, le RCD ne sera pas sous tension – et ne fonctionnera pas. Les DDR électroniques ne protègent pas de tous les risques, mais de la plupart, donc si vous avez besoin d’économiser de l’argent, c’est également une bonne option. Il est également judicieux de ne pas dépenser d’argent pour un appareil électromécanique si le réseau interne comprend une alimentation sans coupure ou un stabilisateur de tension..

Par vitesse de réponse (délai)

La lettre S désigne les disjoncteurs différentiels, qui fonctionnent avec un délai défini allant jusqu’à 0,5 seconde – «sélectif». Ce type d’appareil permet de créer des systèmes de protection «en cascade» à plusieurs niveaux avec plusieurs circuits protégés. Chaque section d’urgence du réseau, en fonction des tâches et de la mise en œuvre du schéma, sera déconnectée séparément, tandis que l’alimentation générale de la pièce restera. Les disjoncteurs différentiels d’index G ont également un retard, mais c’est beaucoup moins.

1 – câble d’entrée; 2 – machine d’introduction; 3 – compteur; 4 – DDR de type S; 5 – machines; 6 – bus zéro; 7 et 8 – RCD type AC; 9 – câblage électrique à trois conducteurs; 10 – bus de mise à la terre

Les DDR sélectifs sont généralement installés en haut de la cascade.Par conséquent, en cas de fuite, les dispositifs non sélectifs fonctionnent d’abord, sans mettre hors tension tous les circuits protégés..

Les DDR modernes non sélectifs de haute qualité fonctionnent en moins de 0,1 seconde.

Par le nombre de pôles

Pour un réseau triphasé, des DDR à quatre pôles sont utilisés. Ils protègent plusieurs réseaux monophasés, ou des consommateurs triphasés séparés (moteur électrique, plaque de cuisson …). En tandem avec ce type de disjoncteur différentiel, un dispositif automatique à quatre pôles devrait fonctionner.

Pour un réseau monophasé de locaux d’habitation, des appareils à deux pôles (ligne et neutre) sont généralement utilisés.

Courant de fuite

Le courant de fuite (courant résiduel nominal ou «point de consigne») dans des conditions de fonctionnement spécifiées est l’un des principaux paramètres caractérisant les caractéristiques fonctionnelles du dispositif à courant résiduel. La barrière limite pour la classification est un courant de 30 mA. Les disjoncteurs différentiels fonctionnant à des lignes de fuite inférieures sont considérés comme tels qu’ils protègent une personne contre les chocs électriques. Les appareils dont le courant de fonctionnement est supérieur à 30 mA sont considérés comme anti-incendie, car une charge assez importante peut leur être connectée, mais les courants différentiels qu’ils permettent sont dangereux pour l’homme. Parfois, les DDR 30 mA sont considérés comme universels, ils sont les plus courants.

Les disjoncteurs différentiels ignifuges sont le premier niveau de protection situé dans le tableau, ils sont généralement installés sur l’ensemble du réseau interne, mais ils peuvent également être utilisés pour protéger les consommateurs lourds et dangereux contre l’inflammation (par exemple, un radiateur soufflant avec une spirale ouverte). Le courant de fuite des disjoncteurs différentiels anti-incendie est généralement pris entre 100 et 300 mA, parfois des dispositifs de 500 mA sont également utilisés comme dispositifs de lutte contre l’incendie. Les DDR avec un courant plus faible ne peuvent pas fonctionner normalement dans ces positions, car de fausses alarmes se produisent en raison du dépassement des charges admissibles.

Les DDR avec un courant de fuite de 10 mA sont généralement utilisés dans le deuxième ou le troisième étage de protection, ils sont utilisés soit pour connecter des éléments d’éclairage, soit pour des appareils électriques individuels situés dans des zones dangereuses, par exemple, dans une salle de bain, une douche, une piscine … Cependant, une chaudière ou une machine à laver l’alimentation à travers eux, très probablement, ne réussira pas, car la charge de travail sera limitée à 1,8 kilowatts.

Notez que le courant nominal indique uniquement la limite de déclenchement inférieure, donc un disjoncteur différentiel 30 mA ne déconnectera pas le circuit avec une fuite de 25 mA, mais se déclenchera à tout courant dépassant le seuil de 30 mA.

Avec quel courant de fuite est-il nécessaire d’appliquer un RCD dans un cas particulier? Tout d’abord, le courant de fuite du circuit ou de l’appareil est déterminé, cela peut être fait par mesure ou selon les réglementations en vigueur. Selon SP 31-110-2003, le courant de fuite de l’appareil est pris égal à 0,4 mA pour chaque 1 A de sa puissance. Cela ajoute également 10 μA pour chaque mètre de conducteur de phase. Par exemple, pour un appareil électrique d’une puissance de 16 A, alimenté par un fil de vingt mètres, le courant de fuite attendu doit être pris égal à 4,2 mA. Vous pouvez maintenant prendre un disjoncteur différentiel, mais cela est fait pour que le courant de fuite de l’appareil ne dépasse pas 33% du courant de fonctionnement du dispositif à courant résiduel. Dans notre cas, c’est 12,6 mA. Un appareil de 10 ampères ne convient plus, ce qui signifie qu’il est nécessaire d’alimenter un RCD avec un courant de déclenchement de 16 mA.

Courant de fonctionnement

Le courant de fonctionnement du disjoncteur différentiel (ou la charge maximale autorisée) détermine la quantité et la puissance que les consommateurs peuvent alimenter via cet appareil. Cette caractéristique montre le courant qui peut traverser le RCD pendant une longue période sans le détruire..

Le calcul du DDR requis est fait à partir des caractéristiques des consommateurs qui y sont connectés. Dans les réseaux électriques des locaux d’habitation, on utilise souvent des disjoncteurs différentiels de faible puissance avec un courant de fonctionnement de 10 A. Les dispositifs de protection différentielle avec une charge admissible de 16 à 32 A sont considérés comme de moyenne puissance. Les appareils de 40 A et plus sont appelés puissants.

Il est à noter qu’en pratique, il existe une relation claire entre le courant de coupure et le courant de fonctionnement. Les fabricants produisent des DDR, dans lesquels plus un indicateur est élevé, plus l’autre est élevé..

Il n’est pas difficile de calculer le courant de fonctionnement requis du RCD, dans tous les cas, il doit être égal ou supérieur à la puissance nominale du disjoncteur du circuit protégé.

Si possible, la régulation du courant de fuite nominal du disjoncteur différentiel est:

• non réglementé
• réglable (réglage continu, réglage par étapes)

Par la présence d’une protection contre les courts-circuits, il y a un RCD:

• avec protection contre les surintensités (disjoncteurs différentiels)
• avec protection contre la surchauffe
• sans protection contre les surintensités

Selon la méthode d’installation, le RCD est divisé en:

• stationnaire sous la forme d’une machine automatique, qui sont montées sur un rail dans le panneau de montage;
• portable – monté sur une rallonge ou dans une coupure dans le cordon d’alimentation;
• RCD en sortie (largement utilisé aux USA).

Installation et connexion du RCD

De plus, nous ne parlerons que des dispositifs de protection installés dans le bouclier, car dans notre pays, ils sont utilisés le plus activement.

Dans un réseau domestique, des disjoncteurs différentiels bipolaires sont généralement utilisés, qui occupent deux emplacements (36 mm) sur un rail DIN. Ils sont généralement situés près des lignes des circuits protégés, à l’exception des dispositifs d’extinction d’incendie avec un courant d’arrêt de 100-500 A, qui sont installés à proximité de la machine d’entrée. Les disjoncteurs différentiels peuvent également être situés dans des ASU de groupe d’immeubles d’appartements et dans les panneaux de plancher d’une maison privée.

Si le câblage est divisé en groupes, il est recommandé d’installer un RCD en entrée et plusieurs appareils dans des groupes différents, tout en assurant leur sélectivité – déconnexion en cascade. Pour ce faire, un RCD avec un courant de déclenchement inférieur ou une vitesse de déclenchement plus élevée est installé sur chaque niveau suivant ci-dessous..

Un disjoncteur différentiel est connecté conformément à un schéma de protection contre les courants de fuite pré-développé. Le système de protection est conçu en fonction des fonctions assurées par l’appareil et des caractéristiques spécifiques du réseau. Vous trouverez ci-dessous un circuit simple pour connecter un RCD à une installation électrique avec mise à la terre, il peut être utilisé pour protéger des circuits individuels dans des systèmes en cascade à plusieurs niveaux:

1 – câble d’entrée; 2 – machine d’introduction; 3 – compteur; 4 – DDR; 5 – machines; 6 – bus zéro; 7 – câblage électrique à trois conducteurs; 8 – bus de mise à la terre; 9 – fil de terre

Comme vous pouvez le voir, il n’y a rien de compliqué, attirons votre attention sur quelques points:

1. Pour le bon fonctionnement du RCD, dans les circuits protégés, il ne doit y avoir aucun contact du conducteur neutre de travail avec des éléments mis à la terre ou le conducteur de protection PE. Pour chacun d’eux, son propre bus est utilisé dans le bouclier (GOST R 50571.3-94).
2. Le conducteur de mise à la terre « ne participe pas » à la connexion du disjoncteur différentiel.
3. L’alimentation du RCD est connectée aux bornes supérieures. Les connecteurs pour l’entrée de phase sur le RCD sont généralement désignés « 1 », pour la sortie – « 2 ».
4. Le neutre de l’alimentation (zéro, fil avec isolation bleue) doit être connecté au connecteur marqué « N ». Cette règle doit être observée pour les disjoncteurs différentiels de toute marque, classification et objectif..
5. Le point le plus important! Le courant de fonctionnement nominal du RCD doit être égal ou supérieur au courant de fonctionnement des disjoncteurs. Ce n’est qu’alors que les machines pourront protéger les disjoncteurs différentiels coûteux contre les surcharges..
6. Le RCD installé doit être vérifié pour son fonctionnement.

Vérification du RCD

Après avoir commuté tous les circuits, le réseau interne doit être alimenté. Si les disjoncteurs ou les DDR ne se sont pas déclenchés, il n’y a pas de court-circuit et le conducteur neutre ne touche pas la terre.

Ensuite, appuyez sur le bouton « TEST » ou « T » situé sur le panneau avant de l’appareil. De cette manière, nous simulons de force l’apparition d’un courant de fuite. Un disjoncteur différentiel en bon état de fonctionnement devrait instantanément fonctionner et mettre hors tension la zone protégée. Si cela ne se produit pas, en cas d’urgence, l’appareil n’aidera pas à faire face au problème..

La dernière étape du contrôle peut être considérée comme la fourniture d’une charge au RCD. Il est nécessaire d’allumer un par un tous les appareils qui fonctionneront dans un circuit particulier et le réseau dans son ensemble. En cas de dysfonctionnements possibles, il est nécessaire de modifier le circuit de protection ou de modifier les valeurs nominales des dispositifs à courant résiduel.

Les DDR ne sont pas le seul moyen de protéger une personne contre les chocs électriques et les surcharges du réseau, qui peuvent provoquer un incendie. Mais souvent, ce sont ces dispositifs qui sauvent des vies et assurent la sécurité des biens des citoyens..

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