Calibres des disjoncteurs selon le courant : comment choisir correctement un disjoncteur

Les dispositifs de coupure de l'électricité en cas de surcharge et de court-circuit sont installés à l'entrée de tout réseau domestique. Il est nécessaire de calculer correctement les calibres des disjoncteurs en courant, sinon leur fonctionnement sera inefficace. Êtes-vous d'accord ?

Nous vous expliquons comment effectuer le calcul des paramètres du disjoncteur, selon lesquels on choisit ce dispositif de protection. Dans notre article proposé, vous apprendrez comment sélectionner l'appareil nécessaire pour protéger le réseau électrique. En suivant nos conseils, vous acquerrez une option qui se déclenchera précisément au moment dangereux pour le câblage.

Paramètres des disjoncteurs

Pour garantir un choix correct du calibre des dispositifs de coupure, il est nécessaire de comprendre leurs principes de fonctionnement, leurs conditions et leur temps de déclenchement.

Les paramètres de fonctionnement des disjoncteurs sont standardisés par les documents normatifs russes et internationaux.

Éléments principaux et marquage

La construction du disjoncteur comprend deux éléments qui réagissent au dépassement de la plage de valeurs définie par l'intensité du courant :

• Une lame bimétallique, sous l'effet du courant qui la traverse, chauffe et, en se déformant, appuie sur le poussoir qui sépare les contacts. C'est la « protection thermique » contre la surcharge.
• Un solénoïde, sous l'effet d'un courant intense dans l'enroulement, génère un champ magnétique qui pousse le noyau, lequel agit alors sur le poussoir. C'est la « protection contre les courants de court-circuit », qui réagit à cet événement bien plus rapidement que la lame.

Les types de dispositifs de protection électrique portent un marquage qui permet de déterminer leurs principaux paramètres.

Sur chaque disjoncteur sont indiquées ses principales caractéristiques. Cela permet de ne pas confondre les dispositifs lorsqu'ils sont installés dans le tableau électrique.

Le type de caractéristique temps-courant dépend de la plage de réglage (valeur du courant auquel le déclenchement se produit) du solénoïde. Pour protéger le câblage et les appareils dans les appartements, maisons et bureaux, on utilise des disjoncteurs de type “C” ou, beaucoup moins courants, de type “B”. Il n'y a pas de différence particulière entre eux en usage domestique.

Le type “D” est utilisé dans les locaux de service ou les ateliers de menuiserie en présence d'équipements avec moteurs électriques qui ont des puissances de démarrage élevées.

Il existe deux normes pour les dispositifs de déconnexion : la norme résidentielle (EN 60898-1 ou GOST R 50345) et la norme industrielle plus stricte (EN 60947-2 ou GOST R 50030.2). Elles diffèrent légèrement et les disjoncteurs des deux normes peuvent être utilisés dans les locaux d'habitation.

En termes de courant nominal, la gamme standard de disjoncteurs pour usage domestique comprend des appareils avec les valeurs suivantes : 6, 8, 10, 13 (rare), 16, 20, 25, 32, 40, 50 et 63 A.

Caractéristiques temps-courant de déclenchement

Pour déterminer la rapidité de déclenchement du disjoncteur en cas de surcharge, il existe des tableaux spéciaux reliant le temps de déclenchement au coefficient de dépassement du calibre, qui est égal au rapport du courant réel au courant nominal :

K = I / I_n.

La chute brutale de la courbe lorsque la valeur du coefficient de plage atteint 5 à 10 unités est due au déclenchement du déclencheur électromagnétique. Pour les disjoncteurs de type “B”, cela se produit pour une valeur de 3 à 5 unités, et pour le type “D”, de 10 à 20.

Le graphique montre la dépendance de la plage de temps de déclenchement des disjoncteurs de type “C” par rapport au rapport du courant à la valeur définie pour ce disjoncteur.

Pour K = 1,13, le disjoncteur ne déconnectera pas la ligne pendant 1 heure de manière garantie, et pour K = 1,45, il déconnectera de manière garantie dans le même temps. Ces valeurs sont établies dans la section 8.6.2. du GOST R 50345-2010.

Pour comprendre en combien de temps la protection se déclenchera, par exemple pour K = 2, il faut tracer une ligne verticale à partir de cette valeur. On obtient alors que, selon le graphique présenté, le déclenchement se produira dans une plage de 12 à 100 secondes.

Une si grande dispersion du temps est due au fait que l'échauffement de la lame dépend non seulement de la puissance du courant qui la traverse, mais aussi des paramètres de l'environnement extérieur. Plus la température est élevée, plus le disjoncteur se déclenche rapidement.

Règles de choix du calibre

La géométrie des réseaux électriques intérieurs des appartements et des maisons est individuelle, il n'existe donc pas de solutions standard pour l'installation de disjoncteurs d'un calibre donné. Les règles générales de calcul des paramètres admissibles des disjoncteurs sont assez complexes et dépendent de nombreux facteurs. Il faut tous les prendre en compte, sinon une situation dangereuse pourrait se créer.

Principe de disposition du câblage intérieur d'un appartement

Les réseaux électriques internes ont une structure ramifiée en forme d'“arbre” – un graphe sans cycles. Le respect de ce principe de construction est appelé sélectivité des disjoncteurs, selon lequel tous les types de circuits électriques sont équipés de dispositifs de protection.

Cela améliore la stabilité du système en cas de situation d'urgence et simplifie les travaux de dépannage. La répartition de la charge, le branchement d'appareils énergivores et la modification de la configuration du câblage sont également beaucoup plus faciles.

À la base du graphe se trouve le disjoncteur général, et immédiatement après la ramification, des disjoncteurs de groupe sont placés pour chaque circuit électrique individuel. C'est un schéma standard éprouvé depuis des années.

La fonction du disjoncteur général est de contrôler la surcharge totale – éviter que l'intensité du courant ne dépasse la valeur autorisée pour l'installation. Si cela se produit, il existe un risque d'endommagement du câblage extérieur. De plus, les dispositifs de protection situés à l'extérieur de l'appartement, qui relèvent déjà de la copropriété ou appartiennent aux réseaux électriques locaux, risquent de se déclencher.

La fonction des disjoncteurs de groupe est de contrôler l'intensité du courant sur les lignes individuelles. Ils protègent le câble sur la section dédiée et le groupe de consommateurs d'électricité qui y est connecté contre les surcharges. Si un tel dispositif ne se déclenche pas en cas de court-circuit, le disjoncteur général prend le relais.

Même pour les appartements avec un petit nombre de consommateurs électriques, il est souhaitable de réaliser une ligne séparée pour l'éclairage. Lorsque le disjoncteur d'un autre circuit est coupé, la lumière ne s'éteindra pas, ce qui permettra de résoudre le problème dans des conditions plus confortables. Dans presque chaque tableau électrique, la valeur nominale du disjoncteur général est inférieure à la somme des valeurs nominales des disjoncteurs de groupe.

Puissance totale des appareils électriques

La charge maximale sur le circuit se produit lorsque tous les appareils électriques sont allumés en même temps. Par conséquent, la puissance totale est généralement calculée par simple addition. Cependant, dans certains cas, cette valeur sera inférieure.

Pour certaines lignes, le fonctionnement simultané de tous les appareils électriques qui y sont connectés est peu probable, voire impossible. Dans les maisons, des limitations sont parfois spécialement installées pour le fonctionnement des appareils puissants. Pour cela, il faut veiller à ne pas les allumer en même temps ou utiliser un nombre limité de prises.

La probabilité de fonctionnement simultané de tous les équipements de bureau, de l'éclairage et des équipements auxiliaires (bouilloires, réfrigérateurs, ventilateurs, radiateurs, etc.) est très faible, c'est pourquoi un coefficient de correction est utilisé pour calculer la puissance maximale.

Lors de l'électrification des bâtiments de bureaux, on utilise souvent un coefficient empirique de simultanéité, dont la valeur est comprise entre 0,6 et 0,8. La charge maximale est calculée en multipliant la somme des puissances de tous les appareils électriques par ce coefficient.

Dans les calculs, il y a une subtilité – il est nécessaire de prendre en compte la différence entre la puissance nominale (apparente) et la puissance consommée (active), qui sont liées par le coefficient (cos (f)).

Cela signifie que pour le fonctionnement de l'appareil, un courant de puissance égal à la puissance consommée divisée par ce coefficient est nécessaire :

I_p = I / cos (f)

Où :

• I_p – l'intensité du courant nominal, utilisée dans les calculs de charge ;
• I – l'intensité du courant consommé par l'appareil ;
• cos (f) <= 1.

Habituellement, le courant nominal est indiqué directement ou via la valeur de cos (f) dans la fiche technique de l'appareil électrique.

Ainsi, par exemple, la valeur du coefficient pour les sources lumineuses fluorescentes est de 0,9 ; pour les lampes LED – environ 0,6 ; pour les lampes à incandescence ordinaires – 1. Si la documentation est perdue, mais que la puissance consommée des appareils domestiques est connue, on prend, par sécurité, cos (f) = 0,75.

Les valeurs recommandées du facteur de puissance indiquées dans le tableau peuvent être utilisées lors du calcul des charges électriques lorsque les données sur le courant nominal sont absentes.

Pour savoir comment choisir un disjoncteur en fonction de la puissance de la charge, lisez l'article suivant, dont nous vous conseillons de prendre connaissance.

Choix de la section des conducteurs

Avant de poser le câble d'alimentation du tableau de distribution à un groupe de consommateurs, il est nécessaire de calculer la puissance des appareils électriques lorsqu'ils fonctionnent simultanément. La section de chaque branche est choisie selon les tableaux de calcul en fonction du type de métal du câblage : cuivre ou aluminium.

Les fabricants de câbles accompagnent leurs produits de tels documents de référence. S'ils sont absents, on se réfère aux données du manuel “Règles d'installation électrique” ou on effectue un calcul de la section du câble.

Cependant, les consommateurs se couvrent souvent et choisissent non pas la section minimale admissible, mais une section plus grande. Ainsi, par exemple, lors de l'achat d'un câble en cuivre pour une ligne de 5 kW, on choisit une section de conducteurs de 6 mm², alors que selon le tableau, une valeur de 4 mm² suffit.

Le tableau de référence présenté dans le PUE permet de choisir la section nécessaire parmi la série standard pour différentes conditions d'exploitation du câble en cuivre.

Cela peut être justifié pour les raisons suivantes :

• Utilisation plus longue d'un câble épais qui est rarement soumis à la charge maximale admissible pour sa section. Refaire le câblage électrique est un travail complexe et coûteux, surtout si une rénovation a été effectuée dans la pièce.
• Une marge de capacité permet de connecter sans problème de nouveaux appareils électriques à la branche du réseau. Ainsi, dans la cuisine, on peut ajouter un congélateur supplémentaire ou y déplacer la machine à laver depuis la salle de bain.
• Le démarrage des appareils contenant des moteurs électriques génère de forts courants de démarrage. Dans ce cas, on observe une chute de tension qui se manifeste non seulement par le clignotement des lampes d'éclairage, mais peut également entraîner une panne de la partie électronique de l'ordinateur, du climatiseur ou de la machine à laver. Plus le câble est épais, plus la variation de tension sera faible.

Malheureusement, il existe sur le marché de nombreux câbles fabriqués non pas selon GOST, mais conformément aux exigences de différentes spécifications techniques (TU).

Souvent, la section de leurs conducteurs ne correspond pas aux exigences ou ils sont fabriqués à partir d'un matériau conducteur ayant une résistance plus élevée que la normale. Par conséquent, la puissance limite réelle pour laquelle un échauffement admissible du câble se produit est parfois inférieure à celle des tableaux normatifs.

Cette photo montre les différences entre les câbles fabriqués selon GOST (à gauche) et selon TU (à droite). La différence de section des conducteurs et de densité de l'isolant est évidente.

Calcul du calibre du disjoncteur pour la protection du câble

Le disjoncteur installé dans le tableau doit assurer la coupure de la ligne lorsque la puissance du courant dépasse les limites autorisées pour le câble électrique. Il est donc nécessaire de calculer le calibre maximal admissible pour le disjoncteur.

Selon le PUE, la charge admissible continue des câbles en cuivre posés dans des boîtes ou à l'air libre (par exemple, au-dessus d'un plafond tendu) est tirée du tableau ci-dessus. Ces valeurs sont destinées aux cas d'urgence où il y a une surcharge de puissance.

Certains problèmes surviennent lors de la mise en correspondance de la puissance nominale du disjoncteur avec le courant admissible continu, si cela est fait conformément à la norme GOST R 50571.4.43-2012 en vigueur.

Un extrait du paragraphe 433.1 de GOST R 50571.4.43-2012 est présenté. Dans la formule “2”, une inexactitude a été commise, et pour bien comprendre la définition de la variable I_n, il faut tenir compte de l'Annexe “1”.

Premièrement, la définition de la variable I_n comme puissance nominale induit en erreur si l'on ne prête pas attention à l'Annexe “1” de ce paragraphe de GOST. Deuxièmement, la formule “2” contient une erreur typographique : le coefficient 1,45 a été ajouté incorrectement, et ce fait est constaté par de nombreux spécialistes.

Conformément au paragraphe 8.6.2.1. de la norme GOST R 50345-2010, pour les disjoncteurs domestiques de calibre jusqu'à 63 A, le temps conventionnel est de 1 heure. Le courant de déclenchement établi est égal à la valeur du calibre multipliée par le coefficient 1,45.

Ainsi, selon la première formule et la deuxième formule modifiée, le courant nominal du disjoncteur doit être calculé selon la formule suivante :

I_n <= I_Z / 1,45

Où :

• I_n – courant nominal du disjoncteur ;
• I_Z – courant admissible permanent du câble.

Effectuons le calcul des calibres des disjoncteurs pour les sections standard des câbles en monophasé avec deux conducteurs en cuivre (220 V). Pour cela, divisons le courant admissible permanent (en pose à l'air libre) par le coefficient de déclenchement 1,45.

Choisissons le disjoncteur de manière à ce que son calibre soit inférieur à cette valeur :

• Section 1,5 mm² : 19 / 1,45 = 13,1. Calibre : 13 A ;
• Section 2,5 mm² : 27 / 1,45 = 18,6. Calibre : 16 A ;
• Section 4,0 mm² : 38 / 1,45 = 26,2. Calibre : 25 A ;
• Section 6,0 mm² : 50 / 1,45 = 34,5. Calibre : 32 A ;
• Section 10,0 mm² : 70 / 1,45 = 48,3. Calibre : 40 A ;
• Section 16,0 mm² : 90 / 1,45 = 62,1. Calibre : 50 A ;
• Section 25,0 mm² : 115 / 1,45 = 79,3. Calibre : 63 A.

Les disjoncteurs de 13 A sont rarement disponibles dans le commerce, c'est pourquoi on utilise plus souvent des appareils de calibre 10 A.

Les câbles à conducteurs en aluminium sont aujourd'hui rarement utilisés pour le câblage intérieur. Il existe également un tableau permettant de choisir la section en fonction de la charge.

De la même manière, pour les câbles en aluminium, calculons les calibres des disjoncteurs :

• Section 2,5 mm² : 21 / 1,45 = 14,5. Calibre : 10 ou 13 A ;
• Section 4,0 mm² : 29 / 1,45 = 20,0. Calibre : 16 ou 20 A ;
• Section 6,0 mm² : 38 / 1,45 = 26,2. Calibre : 25 A ;
• Section 10,0 mm² : 55 / 1,45 = 37,9. Calibre : 32 A ;
• Section 16,0 mm² : 70 / 1,45 = 48,3. Calibre : 40 A ;
• Section 25,0 mm² : 90 / 1,45 = 62,1. Calibre : 50 A.
• Section 35,0 mm² : 105 / 1,45 = 72,4. Calibre : 63 A.

Si le fabricant de câbles de puissance déclare une autre relation entre la puissance admissible et la section, il est nécessaire de recalculer la valeur pour les disjoncteurs.

Les formules de la relation entre le courant et la puissance pour un réseau monophasé et triphasé diffèrent. De nombreuses personnes possédant des appareils conçus pour une tension de 380 Volts commettent une erreur à cette étape.

Comment déterminer les paramètres techniques d'un disjoncteur d'après son marquage est expliqué en détail ici. Nous vous recommandons de lire ce document informatif.

Prévention de la surcharge due au fonctionnement des consommateurs

Parfois, on installe sur la ligne un disjoncteur dont la puissance nominale est bien inférieure à celle nécessaire pour garantir le bon fonctionnement du câble électrique.

Il est judicieux de réduire le calibre du disjoncteur si la puissance totale de tous les appareils du circuit est nettement inférieure à ce que le câble peut supporter. Cela se produit si, pour des raisons de sécurité, une partie des appareils a été retirée de la ligne après l'installation du câblage.

Alors, la réduction de la puissance nominale du disjoncteur est justifiée du point de vue de sa réaction plus rapide aux surcharges.

Par exemple, en cas de blocage du roulement d'un moteur électrique, le courant dans l'enroulement augmente brusquement, mais pas jusqu'aux valeurs de court-circuit. Si le disjoncteur réagit rapidement, l'enroulement n'aura pas le temps de fondre, ce qui évitera au moteur une procédure coûteuse de rebobinage.

On utilise également un calibre inférieur à celui calculé en raison de limitations strictes sur chaque circuit. Par exemple, pour un réseau monophasé à l'entrée d'un appartement avec une cuisinière électrique, un disjoncteur de 32 A est installé, ce qui donne une puissance admissible de 32 * 1,13 * 220 = 8,0 kW. Supposons que lors du câblage de l'appartement, trois lignes aient été organisées avec des disjoncteurs de groupe de calibre 25 A.

Si le nombre de disjoncteurs de groupe installés dans le tableau de distribution est élevé, il faut les étiqueter et les numéroter. Sinon, on peut s'y perdre.

Supposons que sur l'une des lignes, la charge augmente lentement. Lorsque la puissance consommée atteint la valeur correspondant au déclenchement garanti du disjoncteur de groupe, il ne restera pour les deux autres sections que (32 – 25) * 1,45 * 220 = 2,2 kW.

C'est très peu par rapport à la consommation totale. Avec un tel schéma de tableau de distribution, le disjoncteur d'entrée se déclenchera plus souvent que les dispositifs sur les lignes.

Par conséquent, pour préserver le principe de sélectivité, il faut installer sur les sections des disjoncteurs de calibre 20 ou 16 ampères. Alors, avec le même déséquilibre de puissance consommée, les deux autres maillons auront au total 3,8 ou 5,1 kW, ce qui est acceptable.

Examinons la possibilité d'installer un disjoncteur de calibre 20A sur l'exemple d'une ligne dédiée à la cuisine.

Les appareils électriques suivants y sont connectés et peuvent être allumés simultanément :

• Réfrigérateur, d'une puissance nominale de 400 W et d'un courant de démarrage de 1,2 kW ;
• Deux congélateurs, d'une puissance de 200 W ;
• Four, d'une puissance de 3,5 kW ;
• Lorsque le four électrique fonctionne, il est permis de n'allumer qu'un seul appareil supplémentaire, le plus puissant étant la bouilloire électrique, qui consomme 2,0 kW.

Un disjoncteur de 20 ampères permet de faire passer un courant d'une puissance de 20 * 220 * 1,13 = 5,0 kW pendant plus d'une heure. Un déclenchement garanti en moins d'une heure se produit lorsque le courant atteint 20 * 220 * 1,45 = 6,4 kW.

Dans la cuisine, l'équipement de réfrigération et la cuisinière doivent avoir une connexion électrique permanente. S'il existe un risque de dépassement de l'intensité, on peut exclure le fonctionnement simultané des autres appareils en ne prévoyant que deux prises.

Lors de l'utilisation simultanée du four et de la bouilloire électrique, la puissance totale sera de 5,5 kW, soit 1,25 fois la valeur nominale du disjoncteur. Comme la bouilloire ne fonctionne pas longtemps, le déclenchement n'aura pas lieu. Si à ce moment le réfrigérateur et les deux congélateurs se mettent en marche, la puissance atteindra 6,3 kW, soit 1,43 fois la valeur nominale.

Cette valeur est déjà proche du paramètre de déclenchement garanti. Cependant, la probabilité qu'une telle situation se produise est extrêmement faible et la durée sera négligeable, car le temps de fonctionnement des moteurs et de la bouilloire est court.

Le courant de démarrage du réfrigérateur, même ajouté à celui de tous les appareils en fonctionnement, ne sera pas suffisant pour déclencher le déclencheur électromagnétique. Ainsi, dans les conditions données, on peut utiliser un disjoncteur de 20 A.

La seule nuance réside dans la possibilité d'une augmentation de la tension à 230 V, ce qui est autorisé par les documents normatifs. En particulier, la norme GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009) définit la tension standard à 230 V avec la possibilité d'utiliser 220 V.

Actuellement, la plupart des réseaux fournissent une tension de 220 V. Si le paramètre de courant est ramené à la norme international de 230 V, on peut recalculer les valeurs nominles en conséquence.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Dispositif du disjoncteur. Choix du disjoncteur principal en fonction de la puissance raccdée. Règles de répartition de l'alimentation :

Choix du disjoncteur en fonction de la capacité du câble :

Le calcul du courant nominal du disjoncteur est une tâche complexe qui nécessite de prendre en compte de nombreuses conditions. Le confort d'utilisation et la sécurité du réseau électrique local dépendent du disjoncteur installé.

En cas de doute sur la possibilité de faire le bon choix, il est nécessaire de consulter des électriciens expérimentés.

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