Le disjoncteur ou interrupteur différentiel (DDR) 🔎
Steed - Publié le 02/04/2020
Vous avez peut-être déja entendu parlé du différentiel,
mais connaissez-vous son fonction et son importance dans une installation électrique ?
Comment fonctionne le différentiel également appelé DDR ?
Le différentiel est-il obligatoire dans une maison ?
Quels sont les différents modèles ou types de DDR ?
Autant de réponses qui vous seront apportées à la lecture de cet article consacré au Dispositif Différentiel à Courant résiduel (DDR) plus communément appelé le différentiel 😊.
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Appareil assurant la protection des personne et capable d’interrompreautomatiquement un défaut d'isolement
en cas de fuite à la terre du courant
(par le PE) appelé courant résiduel.
L’emploi d’un disjoncteur différentiel nécessite impérativement :
- La présence d’une prise de terre dans l’installation.
- La mise des masses d’appareillage à la terre.
Le DDR (DispositifDifférentiel à courantRésiduel) peut être soit un disjoncteur soit un interrupteur.
L'avantage d'un disjoncteur différentiel par rapport à un interrupteur différentiel c'est qu'il assure également la protection du matériel contre les défauts de surintensités (voir le cours sur le disjoncteur).
Si vous souhaitez des informations sur la méthode pour localiser un défaut d'isolement, je vous conseille de consulter le lien ci-dessous qui vous présente en vidéo la recherche d'un défaut d'isolement.
Comment rechercher un défaut d'isolement sur un circuit prise de courant ?
2. Présentation :
2.1. Vue extérieure de dispositif différentiel à courant résiduel :
Sur l'animation ci-dessous, vous pouvez choisir le type de différentiel (disjoncteur ou interrupteur),
afficher le symbole, déterminer les caractéristiques électriques du DDR.
Le matériel et le symbole sont interactifs.
2.2. Vue intérieure de DDR :
3. Intérêt du DDR : la protection des personnes :
Si on prend l'exemple d'une machine à laver protégée par un disjoncteur magnéto-thermique de calibre 20A.
Cette machine possède une masseélectrique
(carcasse métallique) susceptible d'être touchée par une personne,
qui n'est pas normalement sous tension.
La masse métallique de la machine doit être raccordée à la prise de terre par l'intermédiaire du fil vert/jaune (PE : Protection Equipotentiel).
Si cette machine à laver présente un défaut d'isolement cela signifie qu'un conducteur actif
(Phase ou Neutre) entre en contact avec la masseélectrique de l'appareil.
Le risque survient si une personne touche la carcasse métallique de la machine à laver, son corps va être parcouru par un courant dit de fuite à la terre (IF).
Le courant IL arrivant de la Phase qui entre dans le récepteur est différent de celui qui ressort par le conducteur de Neutrecourant IN, en effet il y a un courant de fuite à la terre courant IFuite :
A cause de la résistance de la terre, ou si le défaut n’est pas franc, les systèmes de protection contre les surintensités
disjoncteur ou fusible ne fonctionnent pas.
Il y a risque d’électrocution par contact indirect pour la personne.
La solution est d'installer un DispositifDifférentiel à courantRésiduel.
4. Principe de fonctionnement :
Le DispositifDifférentiel à courantRésiduel comporte un
circuit magnétique en forme de tore sur lequel sont bobinés le ou les circuits de Phase(s) et celui du Neutre.
- En l’absence de courant de fuite ou courant résiduel de défaut les flux produits par les bobines s’annulent, il ne se passe rien.
- Si un défaut d’isolementsurvient, un déséquilibre apparaît génèrant un flux magnétique dans le tore.
La bobine de mesure est le siège d’une force électromotrice (f.e.m.) qui alimente un petit électro-aimant (IRelais) et entraîne le déclenchement (ouverture) du D.D.R..
Toute installation électriquedomestique doit être protégée par un dispositif différentiel à courant résiduel (NF C 15-100).
5.1.Tension d’emploi - tension nominale en Volt :
- Monophasé : 230 V ~
- Triphasé : 400 V ~
5.2.Le Courant nominal (In) - Courant assigné :
Le calibre correspond à l'intensité nominale (IN) circulant dans le circuit. Pour un disjoncteur différentiel le courant nominal va de 2 à 63 A.
- Exemples de calibres rencontrés : 2 – 3 – 6 – 10 – 16 – 20 – 25 – 32 A – 40 – 63 A
5.3.Le nombre de pôles :
La protection différentielle repose sur la comparaison du courant entrant dans le DDR (Phase) et le courant sortant du DDR (Neutre) de ce fait il ne peut pas être unipolaire.
- Uni+Neutre : 1 pôle + N (1 Phase et 1 Neutre).
- Bipolaire : 2 pôles (2 Phases).
- Tripolaire : 3 pôles (3 Phases).
- Tétrapolaire : 3 pôles + N (3 Phases et 1 Neutre).
5.4.Mode raccordement :
- Bornierraccordement à vis nécessitant l'utililisation d'un tournevis.
- Bornierraccordement automatique, plus rapide à relier.
- Arrivée par le haut et départ par le haut (utilisation de peignes) .
- Arrivée par le haut et départ par le bas .
5.5.Type de DDR :
Il existe différents types de différentiels en fonction des courants qu'ils peuvent détecter :
• Type AC : ne détecte que les
courants résiduelsalternatifs sinusoïdaux50Hz (classiques).
• Type A : en plus des caractéristiques du
AC, il détecte aussi les courants résiduels à composante continue.
A utiliser à chaque fois que des courants de défauts ne sont pas sinuoïdaux par exemple :
- Dans l'habitat : circuit cuisinière ou plaque de cuisson, IRVE (prise ou borne de recharge pour véhicule électrique), lave-linge, circuits spécialisés, (NF C 15-100). b
- Dans les autres installations sur les circuits où du matériels de Classe 1
sont susceptibles de produire des courants de défauts à composante continue, variateurs de vitesse avec convertisseur de fréquence... .
• Type HI ou Hpi ou Si : il comporte une immunisation complémentaire
aux déclenchements intempestifs, il détecte les courants résiduels à composante alternative et continue (Type A).
Ils fonctionnent de -25°C à +40°C et s'utilise dans les cas spéciaux (NF C 15-100) :
- Où la perte d'information est préjudiciable comme les lignes d'alimentation de matériels informatique (banque, instrumentation de base militaire, centre de réservation aérien...).
- Où la perte d'exploitation est préjudiciable (machines automatisées, instrumentation médicale, circuit congélateur...).
- Sur les lieurs où le risque de choc de foudre est élevé.
- Sur les sites avec des lignes très perturbées (utilisation de tubes fluorescents...).
- Sur les sites avec de grandes longueurs de câbles.
• Type B : détecte les courants résiduels à composante alternative et continue (Type A)
et les défauts à courant continu lisse.
Ils sont destinés à être installer dans toutes les installations qui génèrent ou utilisent du courant continu :
- Installation photovoltaïques, ascenseurs, IRVE (prise ou borne de recharge pour véhicule électrique), machineries à variation de vitesse, centres d'appel, installations alimentant du matériel médical... .
5.6.La sensibilité en mA : IΔn
La sensibilité c'est la valeur à partir de laquelle un courant de fuite à la terre sera détecté (détection du défaut d'isolement).
Si on reprend la formule vue précédemment :
Pour assurer la protection des personnes le courant de fuite à la terre doit être supérieur à la sensibilité soit :
Les sensibilités disponibles sont : 10mA, 30mA, 300mA, 500mA, 1000mA
D'après les normes de construction à 20°C les dispositifs différentiels en Basse Tension ne déclenche pas réellement à IΔn mais à partir de :
Prenons l'exemple d'un DDR de sensibilité 30mA cela donnera une détection à partir de 15mA.
D'après la normeNF C 15-100 tous les circuits de l' installation doivent être protégés
par des Dispositifs Différentiels à courant Résiduel assigné au plus égal à 30mA.
Cette protection peut être divisionnaire pour un groupe de circuits ou individuelle pour un circuit spécialisé ou non (lave-linge, lave-vaisselle...).
Le Dispositif Différentiel à courant RésiduelDDR doit déclencher dans un tempsinférieur
à celui préconisé par la norme (EN 61008Interrupteur différentiel et EN 61009disjoncteur différentiel) :
DDR Haute SensibilitéIΔn = 30mA
Courant de défautIF
Temps maximal de déclenchement
IΔn / 2
15 mA
Pas de déclenchement
IΔn
30 mA
300 ms
2 × IΔn
60 mA
150 ms
5 × IΔn
150 mA
40 ms
Infos : Les temps maximums de coupure sont définis de manière à garantir l'absence de blessure en cas de contact direct avec un conducteursous tension.
Le Dispositif Différentiel à courant RésiduelDDR doit déclencher pour un courant compris entre 50% et
100% de sa sensibilité IΔn.
5.7.Différence entre DisjoncteurDifférentiel et InterrupteurDifférentiel :
- Disjoncteur différentiel :
Assure la protection du matériel contre les surintensités (disjoncteur) mais aussi la protection des personnes contre les défauts d'isolement (différentiel).
Du fait de sa double fonction le disjoncteur différentiel est plus cher que l'interrupteur différentiel.
- Interrupteur différentiel :
Assure seulement la protection des personnes contre les défauts d'isolement (différentiel).
5.8.Différentiel de type sélectif :
Le DDR doit être placé en tête de l'installation (à l’origine).
Cette seule protection présente l'inconvénient de couper toute l’installation électrique en cas de défaut d'isolement.
Pour y remédier, on utilise d'autres DDR plus sensibles (30 mA) placés entre le disjoncteur général et les disjoncteurs divisionnaires.
Il faut une sélectivité totale, pour cela on utilise en tête de l’installation électrique un disjoncteur général de type Sélectif dont le déclenchement est retardé.
Les différentiels en tête des circuits seront de sensibilité 30mA.
En cas de défaut, seul le circuit présentant le défaut d'isolement sera coupé ainsi on évite une coupure générale de l’installation électrique.
6. Choix d'un dispositif différentiel :
Le choix d'une disjoncteur différentiel s'effectue en fonction des paramètres suivants :
• La Protection du matériel contre les surintensités nécessaire ou non : disjoncteur ou interrupteur.
• Le courant assigné ou calibre des circuits à protéger.
• La sensibilité en mA.
• Le type du DDR.
• La Tension du réseau et nombre de phases.
• La tension limite conventionnelle de contact ou tension limite de sécurité notée UL :
- 12V en milieu immergé.
- 25V en milieu mouillé.
- 50V en milieu sec.
• La valeur de la résistance de terre des masses métalliques notée RA.
• Détermination de la sensibilité du DDR :
Les obligations :
• Tous les circuits d'une installation électrique doivent être protégés par un dispositif différentiel résiduel (DDR) de 30mA placés à l'origine de tous les circuits.
• Le nombre minimal est de 2DDR30mA dans un logement.
• Le nombre maximal de circuits (départ ou disjoncteurs) sous un DDR est de 8.
• Les circuits de prises de courant ou d'éclairage sont répartis sur aux moins 2DDR.
Le types de DDR :
Le calibre ou courant assigné :
Exemple :
Pour les illustrations ci-dessous, déterminer le courant assigné et le type de DDR à installer.
7. Relais différentiel à tore séparé (VIGIREX) :
La relais Vigirex assure la protection différentielle de installations : distribution de puissance, distribution terminale, contrôle industriel.
Il permet de protéger :
• Les personnes contre les contacts indirects et de façon complémentaire contre les contacts directs.
• Les biens contre les risques d'incendie.
• Les moteurs.
• Le conducteur de terre.
Le relais VIGIREX RHU s'installe en face avant d'un tableau.
Le relais Vigirex peut être réglé à n'importe quel seuil par pas de 1 ou 100 mA.
Le relais Vigirex doit être associé à un Tore ceci permet de :
• Affiche le courant de fuite à la terre de l’installation.
• Déclenche une alarme lorsque ce courant dépasse le seuil d’alarme « I alarm » pendant un temps supérieur à la temporisation d’alarme « t alarm ».
• Provoque l’ouverture du disjoncteur de protection de l’installation (associé une bobine MN à manque de tension) lorsque le courant dépasse le seuil IΔn (de 15mA à 30A), pendant un temps > Δt.
• Communique par sa liaison Bus Interne et permet la gestion à distance.
Le conducteur de protectionPE (vert/jaune) ne doit pas être introduit dans le tore de mesure associé au relais Vigirex.
8. A qui faire appel pour le remplacement d'un différentiel ?
La réponse à la question : à qui faire appel pour remplacer un différentiel ? est variable.
En fait, tout dépend de la nateure de l'appareil en défaut.
Si le problème survient sur le disjoncteur de branchement que l'on désigne par le sigle AGCP
dans la majorité des cas, son changement est à la charge du fournisseur d'énergie électrique (ENEDIS).
L'AGCP ou Appareil Général de Coupure Primaire est un disjoncteur différentiel de calibre
réglé en fonction de votre abonnement et dont la sensibilité est de l'ordre de 500mA.
Cet appareil est plombé (pour détecter les fraudes d'ouverture) et doit être remplacé par un technicien ENEDIS.
Au contraire les interrupteurs différentiels ou les disjoncteurs différentiels de haute sensibilité (30mA),
qui sont installés dans votre tableau de répartition, sont eux du domaine privé.
Ils appartienent donc au propriétaire du logement. Si un défaut survient sur l'un de vos appareils différentiels du tableau électrique
(non déclenchement lors d'un appui sur le bouton de test), vous pouvez faire appareil à un électricien depanneo.com, afin qu'il vienne remplacer votre différentiel défectueux.
9. ExtraitcatalogueLegrand :
10. Exercices d'application :
9.1.Exercice n°1 :
Dans une salle de séjour, on admet une tension limite de sécurité de 50 V.
Sachant que le dispositif différentiel à l’arrivée (disjoncteur différentiel général) est réglé à 500mA. Calculer la résistance maximale autorisée de la prise de terre.
Solution exercice n°1 :
9.2.Exercice n°2 :
On souhaite éclairer l'intérieur d'une piscine tension limite de sécurité 12V.
On a mesuré une résistance de terre de 40Ω. Calculer la sensibilité du dispositif différentiel à installer sur le circuit d'éclairage de la piscine.
Solution exercice n°2 :
9.3.Exercice n°3 :
Dans une piscine on doit alimenter 2 projecteurs de 100W.
On vous demande de choisir le transformateur de sécurité, sachant que les projecteurs doivent être alimentés en 12V (immergés). Préciser les caractéristiques du transformateur (type d’alimentation souhaitée, tensions primaires/secondaire, puissance apparente) et la référence.
Solution exercice n°3 :
9.4.Exercice n°4 :
On souhaite choisir un dispositif différentiel protection tête de groupe pour un circuit monophasé les caractéristiques sont les suivantes :
Protection contre les surintensités courbe de type C, le pouvoir de coupure doit être de 10kA, la sensibilité imposée est 30mA, le calibre est de 40A, le différentiel doit être de type AC, le raccordement doit se faire arrivée par le haut départ par le haut. 1.Rappeler toutes les caractéristiques nécessaires au choix du DDR. 2.Déterminer la référence du DDR.
Solution exercice n°4 :
1. Le cahier des charges donnent :
- Disjoncteur différentiel monophasé .
- Courbe C.
- Pouvoir de coupure 10kA
- IΔn = 30mA.
- Calibre = 40A.
- Type AC.
- Arrivée par le haut, départ par le haut. 2. D'après le cahier des charges, la référence du dispositif différentiel est donc : 4 108 09.
9.5.Exercice n°5 :
Pour un disjoncteur différentiel de 30mA et une tension limite de 12V. Calculer la valeur de la résistance de terre admise.
Solution exercice n°5 :
9.6.Exercice n°6 :
Dans un appartement on relève sur le disjoncteur différentiel la valeur I∆n=500mA. Calculer les valeurs maximales de résistance de terre pour les tensions de sécurité suivantes : UL=50V, UL=25V et UL=12V.
Solution exercice n°6 :
9.7.Exercice n°7 :
On souhaite choisir un le disjoncteur général différentiel de branchement avec une alimentation monophasé les caractéristiques sont les suivantes :
La sensibilité imposée est 500mA de type sélectif, le courant nominal sera de 60A. 1.Rappeler toutes les caractéristiques nécessaires au choix du DDR. 2.Déterminer la référence du DDR.
Solution exercice n°7 :
1. Le cahier des charges donnent :
- Disjoncteur de branchement différentiel.
- Courant nominal : 60A.
- IΔn = 500mA.
- Type Sélectif. 2. D'après le cahier des charges, la référence du dispositif différentiel est donc : 4 010 04.
9.8.Exercice n°8 :
Dans une chaufferie dont le local est humide on souhaite changer l’installation d’éclairage.
La modification sera faite avec 4 lampes 75W (alimentation monophasée).
On vous demande de choisir un transformateur de sécurité, sachant que ces lampes doivent être alimentées en 24V. Préciser les caractéristiques du transformateur (type d’alimentation souhaitée, tensions primaires/secondaire, puissance apparente) et la référence.
Solution exercice n°8 :
9.9.Exercice n°9 :
On souhaite choisir un dispositif différentiel pour un circuit monophasé les caractéristiques sont les suivantes :
Pas de protection contre les surintensités, la sensibilité imposée est 30mA, le courant nominal est 25A, le différentiel doit être de type A, le raccordement doit se faire arrivée par le haut départ par le bas. 1.Rappeler toutes les caractéristiques nécessaires au choix du DDR. 2.Déterminer la référence du DDR.
Solution exercice n°9 :
1. Le cahier des charges donnent :
- Interrupteur différentiel.
- Courant nominal : 25A.
- IΔn = 30mA.
- Type A.
- Arrivée par le haut, départ par le bas. 2. D'après le cahier des charges, la référence du dispositif différentiel est donc : 4 115 54.
9.10.Exercice n°10 :
Dans une piscine on doit alimenter 4 projecteurs de 150W.
On vous demande de choisir le transformateur de sécurité, sachant que les projecteurs doivent être alimentés en 12V (immergés). Préciser les caractéristiques du transformateur (type d’alimentation souhaitée, tensions primaires/secondaire, puissance apparente) et la référence.
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