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Généralité

 

L'interrupteur différentiel DDR sert à la sécurité des personnes et des choses.

 

Cette appareil compare les courants qui vont à un appareil avec les courants qui en reviennent (la somme des courants entrants est égale à la somme des courants sortants) par les conducteurs prévus pour cela - polaires et neutre. En cas de défaut (de l'appareil, mauvais branchement, contact manuel) un courant traverse le conducteur de protection et fait déclencher le DDR si sa valeur est assez élevée.

 

Désignation des DDR

RDC

dispositif à courant différentiel-résiduel

 

terme générique pour tous ces dispositifs

RCCB

interrupteur différentiel

appareil qui ne  réagit qu'aux courants de défauts.

RCBO

disjoncteur différentiel

Appareil qui réagit au courant de défaut ainsi qu'aux courants de surcharge (effet  thermique) et aux courants de court-circuit (effet magnétique). Ils servent donc d'interrupteur différentiel et de disjoncteur magnétothermique.

RCM

contrôleur d'isolement

appareil qui surveille les courant différentiels et les signale ou commande un appareil de couplage

 

 

 

Dimensionnement du DDR

 

donnée valable principalement pour la Fr.gif (945 octets)

 

Tout les circuits de prises  sont précédés par une protection différencielle 30 mA.

Tout les circuits d'éclairage de salle de bain sont précédés par une protection différencielle 30 mA.

Les prises qui alimentent des récepteurs plus puissants (par exemple un appareil de cuisson) doivent aussi être précédées par une protection différencielle 30 mA.

Un circuit congélateur est àprotéger par un différenciel 30 mA spécialisé

cette liste n'est pas excaustive.

en résumé toute l'installation doit être protégée par un DDR 30mA.

 

voir la norme

 

 

donnée valable principalement pour la Ch.gif (916 octets)

Pour la sécurité des personnes, il faut utiliser un DDR avec un courant de défaut de 30mA et pour

la sécurité des choses 300 mA suffisent.

La NIBT (norme pour les installations à basse tension - CH-norme) rend parfois l'emplois de DDR obligatoire.

par exemple :

  • toutes les installations dans les salles d'eau (salle de bain, douche, cuisine industrielle)

    attention, une prise T12 doit être précédée d'un DDR 10 mA au à moins de 3 m de la baignoire ou de la douche (uniquement pour les vieilles installations, actuellement la T12 est interdit dans une salle de bain).

  • Toutes les prises à "à libre emploi" jusqu'à 32A 
  • les installations provisoires (chantier ) - jusqu'à un courant nominal de 32 A
  • Les installations dans des locaux avec dangers d'incendie sont à protéger par un DDR 300 mA au maximum si aucune autre valeur n'est obligatoire (p.e. prise T13 = DDR 30 mA).

 

Note : Le DDR ne déclenche que pour un défaut permettant à un courant de s'écouler par le terre (conduite métallique, conducteur de protection). Il est illusoire de croire un enfant dans une chambre - en principe le sol est isolé par une moquette ou un parquet - protégé si l'installation électrique comprend un DDR car s'il touche les conducteurs polaire et neutre en même temps, il sera traversé par un courant dangereux, voir mortel, sans que le DDR ne coupe le circuit...

 

Lors du dimensionnement d'un DDR, il ne faut seulement prendre en considération le courant de défaut à partir du quel le DDR doit interrompre le circuit, mais aussi du courant nominal à couper en fonction des récepteurs raccordés. ( voir aussi la NIBT)

 

 

construction

 

A: fonction différentielle avec tore

B : circuit imprimé avec relais

C : manette de commande manuelle

D : chambre de coupure

 

DDR_interne.jpg (113510 octets)

 

 

..

.

Fonctionnement du DDR :

Toutes les bornes d'entrée sont liées aux bornes de sortie. On voit sur la figure 1 que les fils de liaisons passent (3 fois) à l'intérieur d'un tore magnétique ( anneau bobiné). Les fils raccordés sont le(s) conducteur(s) polaire(s) et neutre. Le conducteur de protection ne doit jamais traverser le DDR!

 

Sur cette photo on constate qu'un fil gris est connecté, via un résistance, au bouton de test pour créer un défaut et contrôler le bon fonctionnement du DDR..

S'il n'y a pas de courant de défaut, la résultante magnétique est nulle. Par contre, si l'on a un courant de défaut, on a également un flux magnétique (variable) qui va engendrer une tension induite dans la bobine du tore.

disjoncteur à courant de défaut vu de dessous

figure 1 : DDR vu de dessous

interrupteur différenciel (FI) vu de dessus

figure 2 DDR vu de dessus

Sur la figure 2 on voit 2 fils de cuivre qui alimente un relais (dans le boîtier noir).

Lors d'une tension induite dans la bobine du tore, un courant traverse le relais.

A partir d'une certaine quantité de courant, le relais "tire" et entraîne un mécanisme de coupure des liaisons bornes d'entrée et de sortie (dans le boîtier noir placé sous ce mécanisme et le relais) et la rotation de la manette de commande (bouton de réarmement).

 

 

 

note :

Toutes installations électriques présentent des courants de fuite permanents à la terre. Ces courants sont dus pour une part importante à la capacité des lignes et aux capacités de filtrage reliées à la masse des récepteurs électroniques. Les courants de fuite permanents en aval d'un DDR doivent faire l'objet d'une évaluation. La limitation de ces courants à 0,25 fois IDn, par subdivision des circuits, élimine en principe tout problème de déclenchement intempestif. On peut estimer ces courants à :

  • 1,5 mA / 100 m pour les lignes
  • 1 mA par filtre.

 

. .

TEST du DDR

 

Pour tester un DDR, il faut faire quatre vérifications :

 

  1. presser sur le bouton test -> le DDR doit déclencher
  2. créer un courant de défaut à la valeur nominale ( par exemple 30 mA) -> le DDR doit déclencher
  3. créer un courant de défaut à la moitié de la valeur nominale ( par exemple 15 mA) -> le DDR ne doit pas déclencher
  4. la coupure du DDR doit avoir lieu dans les 0,3 seconde.  Pour les modèles "S" (retardé) ce temps peut être compris entre 130 et 500ms pour la Suisse.

Le test par le"bouton test" doit être fait réguilièrement. Idéalement tous les mois (sauf avis contraire de la part du fabriquant) et au minimum 2 fois par année (1 fois dans la NIBT)  au moment du changement d'heure hiver-été et été-hiver.

 

La procédure de test du point 2 à 4 se fait en pratique en utilisant un appareil homologué pour les mesure "OIBT".

...

.

séléctivité du DDR

 

Les DDR ont, comme les disjoncteurs , des courbes  qui doivent se trouver dans un intervalle min. max. défini.

 

Temps de coupure des DDR (en [ms])

 

Pour Id = IDn

Pour Id = 2 IDn

Pour Id = 5 IDn

Temps maximum de réaction admis

300

150

40

Temps minimum de réaction admis

6

6

6

 

Exemple: les temps de coupure d'un DDR 30 mA qui protège une personne de 1000 ohms sera compris entre 6 ms et 40 ms ( le courant de défaut est de 230 mA soit plus de 5 fois IDn .

 

En plaçant en cascade des DDR d' IDn différents, la limite de sélectivité se situe à la moitié de la valeur la valeur IDn de celui placé en amont

Exemple  : la limite de sélectivité est de 150 mA dans une installation protégée en amont par un DDR de 300 mA et en aval par un DDR de 30 mA : pour un Id compris en 15 et 150 mA le temps de réaction du DDR 30 mA est compris entre 6 et 300 ms ( à Id = IDn) au maximum sans que le DDR de 300mA ne réagisse. Entre 150 et 300 mA le DDR 300mA peut déjà réagir entre  6 et 300 ms, on ne peur donc pas garantir la sélectivité avec le DDR en amont qui lui coupera entre 6 et 40 ms.

DDR type séléctif  S :

 

Temps de coupure des DDR  S (en [ms])

 

Pour Id = IDn

Pour Id = 2 IDn

Pour Id = 5 IDn

Temps maximum de réaction admis

500

200

150

Temps minimum de réaction admis

130

60

50


Comparaison de courbes .

Courbe de déclenchement d'un DDR 30 mA "standart"

 

Courbe de déclenchement d'un DDR 100 mA "séléctif"

 

Courbe de déclenchement d'un DDR 300 mA "séléctif"

 

Zone de non séléctivité

On constate  que la sélectivité est respectée dans le cas de DDR dont IDn est au moins trois plus petit pour celui en aval. En dessous de celle valeur il a  un manque de sélectivité pour des Id de l'ordre de deux l' IDn de celui en aval. Le temps de coupure maximum de celui en aval est de 150 ms alors que celui en *amont à un courant qui représente que le 2/3 de son IDn peut couper déjà en 130 ms.

 

 Si l'on ne peut pas régler les problèmes de sélectivité, il faut choisir des DDR  réglables (quand c'est admis).

 

...

Choix d’un interrupteur différentiel

 

L’utilisation d’un dispositif différentiel est obligatoire en régime TT :

  • soit à l’origine de toute installation

    soit à l’origine de chacun des groupes de circuit dans le cas de masses reliées à des prises de terre différentes.

    Fr.gif (945 octets) Ch.gif (908 octets)

    Pour les installations TN ou IT, une protection différentielle est nécessaire si les conditions de coupure par les dispositifs de protection contre les surintensités ne peuvent être satisfaites (longueurs de câbles trop importantes). Quel que soit le régime de neutre, les circuits prises de courant inférieurs ou égals à 32A doivent être protégés par un interrupteur différentiel 30 mA, de même que les circuits d'éclairage constitués par des prises commandées.

    Dans les environnements à risques particuliers pour les personnes (salle d’eau,...), il est nécessaire d’inclure sur le dispositif différentiel 30 mA le circuit lumière et le circuit chauffage de la salle de bains, les fils en applique dans la cuisine.

    Tous les circuits de l'habitat doivent être protégé par un DDR 30 mA

    En plus de la fonction différentielle, l’interrupteur différentiel possède également la fonction de :

    • commande,
    • sectionnement sous réserve de satisfaire aux règles de l’article 537.2 de la Norme NF C 15-100.

    locaux avec dangers d'incendie  

    • DDR 30mA pour les prises -> 32A
    • DDR 300 mA pour les circuits teminaux du reste de l'installation

    en pleine air ou pour une utilisation en pleine air

    • DDR 30mA pour les prises -> 32A

    chantier, places de fêtes ,

    • DDR 30mA pour les cicruits-> 32A
    • DDR 300 mA "S2 en tête de l'installation

    Tous les circuits de l'habitat des salles de bains / douches doivent être protégé par un DDR 30 mA

    locaux agricoles

    • DDR 30mA pour toutes les prises
    • DDR 300 mA pour les circuits teminaux du reste de l'installation
type A type AC type F Type B Type B +
diff_A.gif (1503 octets)
  • en Suisse obligatoire pour tous les circuits de prises
  • en France obligatoire pour cuisinière, plaques de cuisson, lave-linge et autres appareils à composante continue.

Ce DDR fonctionne aussi bien pour des courants de défaut alternatifs que continus pulsé (redresseurs)

Il ne doit pas être placé en aval d'un type B ou B+.

diff_AC.gif (1433 octets)

 

Ce DDR ne reconnaît que les courants de défaut alternatifs

 

interdit en Suisse


Ils sont identiques au type A avec en plus la capacité de détecter des courant de défaut avec des mélanges de fréquences allant jusqu'à 1 kHz.  Ils sont également légèrement retardés au déclenchement.

Ce type de DDR  réagis à tous les courants de défaut  reconnus par le type A   et aussi aux courant continus lissés (par exemple certains appareils médicaux) ou les courants altrnatifs jusqu'à 2kHz

 

Ce type de DDR est identique au type B et réagis pour les courants alternatifs jusqu'à 20 kHz 

  type sélectif  U< Type U Type  K , G ou HI
 

 

S 

Ce type permet l'échellonnement des DDR en sélectivité temporelle et permet donc de limiter les concéquences d'un défaut à la seule partie de l'installation concernée. Le type S est à placer en amont des DDR "normaux". Le délais de fonctionnement est compris entre 120 et 500 ms

 

 

 U<

Ces dispositifs sont construits de façon à ce qu’en cas d’absence de tension ou de chute de tension en dessous d’une certaine valeur, il résulte un déclenchement, ceci même si les matériels raccordés ne provoquent aucun courant de défaut.

Ils  ne doivent pas être montés dans des installations fixes (font exception certaines applications E+C 5.3.1.3.2).

 

  U

Ce type de DDR n'est pas influencé par les courants de fuites des filtres de réseau comme par exemple les circuits de convertisseurs. Il est plus insenssible aux fréquences de 100 à 300 Hz./font>

K    G   HI

Il a une temporisation de courte durée (30 à 50 ms). Sans nuire à sa fonction de protection des personnes, la temporisation électronique ponte les impulsions parasites du réseau qui pourraient conduire à des déclenchements intempestifs.

Ces dérangements peuvent se présenter lors de :

• capacités élevées

• grand nombre de tubes fluorescents (en particulier dans le cas de démarreurs électroniques)

• composants et appareils électroniques (PC, automates programmables, convertisseurs de tension, etc.)

• surtensions transitoires du réseau (connexion ou influences atmosphériques).

 

Le choix d’un interrupteur différentiel se fait également en fonction des contraintes d’exploitation en matière de :

 

• Sélection des circuits (anciennement sélectivité horizontale)

  • chaque départ doit être protégé par un dispositif différentiel de sensibilité adaptée au risque considéré,
  • la partie de l’installation comprise entre le disjoncteur de tête non différentiel et les bornes avales des dispositifs différentiels doit être réalisée en classe II.
  • un DDR de type A ne doit pas être monté en aval d'un type B ou B+

 

• Sélectivité verticale

  • la caractéristique de non fonctionnement temps / courant du dispositif placé en amont (dispositif sélectif ou retardé) doit se trouver au-dessus de la caractéristique de fonctionnement temps / courant du dispositif placé en aval,
  • le courant différentiel résiduel de fonctionnement assigné (IDn) du dispositif placé en amont doit être supérieur à celui du dispositif aval (le rapport doit être au moins égal à 3 : IDnamont = 3 IDnaval).

 

• Coordination avec les protections contre les courts-circuits

- protection en amont :

Pour éviter les risques de détérioration dûs à des courts-circuits en aval de l’interrupteur différentiel, on associe celui-ci avec des dispositifs de protection placés en amont (fusibles, disjoncteurs). Les conditions de coordination, vérifiées au moyen d’essais, doivent montrer qu’il y a bien  une protectionadéquate de l’interrupteur différentiel contre les courants de courts-circuits.

 

- protection en aval :

Il est admis d’associer l’interrupteur différentiel avec des dispositifs de protection installés en aval de celui-ci en respectant les conditions ci-après :
- l’interrupteur différentiel et l’appareil de protection contre les surintensités doivent être installés dans le même coffret ou armoire,
- la valeur de l’intensité de court-circuit présumé doit être inférieure ou égale à la tenue en court-circuit de l’association indiquée par le tableau de coordination donné par le constructeur,
- la liaison entre les appareils doit être réalisée de telle façon à empêcher tout risque de court-circuit.

 

 

Les caractéristiques d’un interrupteur différentiel

 

Les caractéristiques d’un interrupteur différentiel doivent être indiquées de la façon suivante :

 

• Nombre de pôles

  • bipolaires
  • tétrapolaires.

 

• Tensions

  • Tension assignée d’emploi (Ue) :
    tension à laquelle se rapporte les performances de l’interrupteur différentiel. Plusieurs tensions assignéesd’emploi peuvent être attribuées à un même interrupteur différentiel.

  • Tension d’isolement (Ui) :
    tension à laquelle se rapporte les tensions d’essais diélectrique et les lignes de fuite. C’est la valeur de la tension maximale appliquée à l’interrupteur différentiel.

• Courants

• - Courant assigné (In) :
valeur du courant attribuée à l’interrupteur différentiel par le constructeur et que celui-ci peut supporter en service ininterrompu. Les valeurs préférentielles sont : 25 A, 40 A, 63 A, 80 A, 100 A, 125 A.

• - Courant différentiel de fonctionnement assigné (IDn) :
valeur du courant différentiel attribuée par le constructeur et pour lequel l’interrupteur différentiel doit fonctionner. Les valeurs préférentielles sont : 10 mA, 30 mA, 100 mA, 300 mA, 500 mA.

• - Courant différentiel de non fonctionnement assigné (IDno) :
valeur du courant différentiel de non fonctionnement pour lequel l’interrupteur différentiel ne fonctionne pas. Ce seuil est
inférieur à 0,5 Dn. Pour des courants différentiels continus pulsés, les courants différentiels de non fonctionnement dépendent de l’angle á de retard de conduction.

 

• Fréquence assignée

C’est la fréquence industrielle pour laquelle l’interrupteur différentiel est conçu et à laquelle correspondent les autres caractéristiques.

 

• Pouvoir de coupure et de fermeture assigné (Im)

C’est la valeur efficace de la composante alternative du courant présumé que l’interrupteur différentiel peut établir, supporter, couper en régime équilibré dans des conditions spécifiées. C’est au minimum la plus grande des deux valeurs suivantes : 10 In ou 500 A (le choix Hager : 650 A pour l'habitat et 1500 A pour le tertiaire).

 

 

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