Module 2 / 4 · Sommaire complet de la formation
2.3 Disjoncteur, fusible, différentiel : à quoi sert chaque protection
Disjoncteur, fusible, relais thermique, interrupteur différentiel : chaque dispositif a un rôle précis. Ce chapitre apprend à distinguer la protection du câble et du matériel (contre les surintensités) de la protection des personnes (contre les défauts d'isolement).
Qui protège de quoi ?
| Dispositif | Il protège contre… | Principalement |
|---|---|---|
| Disjoncteur | surcharges et courts-circuits | les canalisations |
| Fusible gG (noir) | surcharges et courts-circuits | les canalisations |
| Fusible aM (vert) | courts-circuits seulement | l'amont d'un moteur, avec un relais thermique |
| Relais thermique | surcharges | les moteurs (souvent avec contacteur et fusibles) |
| Dispositif différentiel (DDR) | défauts d'isolement par rapport à la terre | les personnes |
Deux familles de protection, deux objectifs
Dans une installation, il faut protéger deux choses de natures différentes :
Contre les surintensités
Surcharge et court-circuit échauffent les câbles et le matériel (chapitre 1.3). On protège la canalisation et le récepteur par disjoncteurs, fusibles, relais thermiques.
Contre les défauts d'isolement
Un défaut d'isolement peut porter une masse métallique sous tension. On protège les personnes par la mise à la terre des masses et le dispositif différentiel (DDR).
Un même appareil peut jouer les deux rôles : le disjoncteur différentiel protège contre les surintensités et assure la coupure en cas de défaut d'isolement. À l'inverse, l'interrupteur différentiel assure uniquement l'ouverture du circuit sur défaut d'isolement : il ne protège pas contre les surintensités.
Le disjoncteur : surcharges et courts-circuits
Le disjoncteur assure la protection contre les surcharges et les courts-circuits. Son utilisation principale est la protection des canalisations. L'INRS cite ses deux caractéristiques principales :
- l'intensité nominale (le « calibre ») : le courant que la protection laisse passer en service normal ;
- le pouvoir de coupure : le courant de court-circuit maximal que le disjoncteur est capable d'interrompre.
Certains disjoncteurs sont réglables. Le disjoncteur se réarme après le défaut, contrairement au fusible qui doit être remplacé.
Fusibles et relais thermiques : surtout dans l'industrie
Le fusible assure la protection contre les courts-circuits, et certains modèles protègent aussi contre les surcharges. Il se caractérise, comme le disjoncteur, par son intensité nominale et son pouvoir de coupure. Dans le domaine industriel, on utilise des cartouches fusibles de deux familles, distinguées par leur couleur :
Fusible gG — noir
Protège les canalisations contre les surcharges et les courts-circuits.
Fusible aM — vert
Protège uniquement contre les courts-circuits ; il se place en amont d'un moteur, associé à un relais thermique.
Le relais thermique assure la protection contre les surcharges. Son utilisation principale est la protection des moteurs, et il est souvent associé à un contacteur et à des fusibles. Les relais thermiques sont réglables.
Le dispositif différentiel (DDR) : protéger les personnes
Le dispositif à courant différentiel résiduel (DDR) assure la coupure automatique en cas de défaut d'isolement par rapport à la terre. Il est placé à l'origine de l'installation ou des départs principaux et divisionnaires, en amont des appareils d'utilisation.
Son seuil de déclenchement dépend de sa sensibilité : la valeur maximale du courant de défaut à la terre (courant différentiel résiduel nominal) pour laquelle il met l'installation hors tension. L'INRS cite des sensibilités couramment utilisées : 500 mA, 300 mA et 30 mA.
L'emploi d'un DDR à haute sensibilité (≤ 30 mA) est recommandé chaque fois que des appareils alimentés par câbles souples sont utilisés dans des conditions sévères : risque de rupture du conducteur de protection, humidité ou toute autre cause nuisant à l'isolation.
Quand le 30 mA est obligatoire
L'INRS liste les cas où l'emploi d'un dispositif à haute sensibilité (≤ 30 mA) est obligatoire :
Cette liste vaut pour les installations alimentées en courant alternatif du domaine basse tension, objet de la brochure INRS. Les prescriptions applicables à une installation précise relèvent du Code du travail et des normes citées dans le dossier technique de l'installation.
La prise de terre : un exemple de calcul avec U = R × I
Une mise à la terre des masses repose sur une prise de terre (ou un ensemble de prises de terre interconnectées), sur l'interconnexion des masses et des éléments conducteurs étrangers à l'installation, et sur un dispositif de protection qui met l'installation hors tension en cas de défaut dangereux. La prise de terre doit avoir une résistance telle que le potentiel atteint par la masse en cas de défaut ne puisse pas être maintenu à une valeur dangereuse.
L'INRS en donne un exemple chiffré qui réutilise la loi d'Ohm du chapitre 1.2 :
Pour une maison
La valeur de la prise de terre ne doit pas excéder 100 Ω, et le produit de cette valeur par la sensibilité du dispositif différentiel de tête d'installation (500 mA) ne doit pas dépasser 50 V.
100 Ω × 0,5 A = 50 V (U = R × I)
Dans une usine alimentée en haute tension et dotée d'un ensemble de prises de terre interconnectées, la valeur de la résistance de la prise de terre est inférieure à 1 Ω. La tension de 50 V (alternatif) reparaîtra au chapitre 3.3 : c'est la tension à partir de laquelle un contact est considéré comme dangereux.
Trois scénarios : quelle protection agit ?
Pour fixer les rôles, voici trois incidents typiques et le dispositif qui réagit.
| Scénario | Dispositif qui agit | Pourquoi |
|---|---|---|
| Un conducteur de phase touche le neutre à l'intérieur d'un appareil : court-circuit | Disjoncteur ou fusible du circuit | Protection contre les courts-circuits : le courant très élevé est interrompu avant l'échauffement de la canalisation |
| Le moteur d'une machine tourne avec une charge trop importante pendant longtemps | Relais thermique | Protection contre les surcharges des moteurs : réglable, souvent associé à un contacteur et à des fusibles aM |
| L'isolation d'un outil portatif cède : la carcasse métallique est portée sous tension et une personne la touche | DDR 30 mA | Coupure automatique en cas de défaut d'isolement par rapport à la terre, qui protège la personne |
Le même dispositif n'agit pas dans les trois cas : c'est la raison pour laquelle une installation associe plusieurs protections complémentaires.
Le calcul à connaître : 100 Ω × 0,5 A = 50 V
Résistance maximale de la prise de terre d'une maison : 100 Ω
Valeur citée par l'INRS pour une installation domestique.
Sensibilité du DDR de tête : 500 mA, soit 0,5 A
Courant de défaut à la terre au-delà duquel il coupe.
Produit R × I : 100 × 0,5 = 50 V
La tension qui apparaît sur la masse en cas de défaut ne doit pas dépasser 50 V en alternatif.
Sources
- INRS, ED 6345 « L'électricité » (novembre 2019) — inrs.fr, § 4.3.2 « Protection contre les contacts indirects » (DDR, surintensités, mise à la terre)
- Code du travail, articles R4215-3 et R4226-14 à R4226-17 (vérifications) — Légifrance
À retenir
- Deux familles : protéger le câble et le matériel (surintensités) et protéger les personnes (défauts d'isolement).
- Le disjoncteur couvre surcharges et courts-circuits ; il ne se remplace pas par un calibre plus gros pour « arrêter de sauter ».
- Fusible gG (noir) = surcharges + courts-circuits ; aM (vert) = courts-circuits seulement, avec relais thermique en amont d'un moteur.
- Le DDR coupe sur défaut d'isolement ; sensibilités courantes : 500, 300 et 30 mA.
- Le 30 mA est obligatoire pour les prises ≤ 32 A, les locaux mouillés, les installations temporaires, les salles d'eau et les logements.
- Pour une maison : prise de terre ≤ 100 Ω, et 100 Ω × 0,5 A ≤ 50 V.
Ressources liées
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