Choix d'un disjoncteur automatique : types et caractéristiques des appareils électriques

Sans doute beaucoup d'entre nous se sont demandé pourquoi les disjoncteurs ont si rapidement remplacé les anciens fusibles dans les schémas électriques. L'essor de leur adoption repose sur plusieurs arguments très convaincants, parmi lesquels la possibilité d'acheter ce type de protection, parfaitement adapté aux caractéristiques temps-courant de certains équipements électriques.

Vous hésitez sur le disjoncteur qu'il vous faut et ne savez pas comment le choisir correctement ? Nous vous aidons à trouver la bonne solution – l'article examine la classification de ces appareils. Ainsi que les caractéristiques importantes auxquelles vous devez prêter une attention particulière lors du choix d'un disjoncteur.

Pour vous faciliter la compréhension des disjoncteurs, le contenu de l'article est complété par des photos explicites et des recommandations vidéo utiles de la part de spécialistes.

Classification des disjoncteurs

Le disjoncteur coupe presque instantanément le circuit dont il a la charge, ce qui évite d'endommager le câblage et les appareils alimentés par le réseau. Après le déclenchement, la branche peut être immédiatement remise en service sans avoir à remplacer l'appareil de protection.

Habituellement, les disjoncteurs automatiques sont choisis selon quatre paramètres clés – le pouvoir de coupure nominal, le nombre de pôles, la caractéristique temps-courant, le courant nominal de fonctionnement.

Par pouvoir de coupure nominal

Cette caractéristique indique le courant de court-circuit (CC) admissible auquel le disjoncteur se déclenche et, en ouvrant le circuit, met hors tension le câblage et les appareils qui y sont connectés.

Selon ce paramètre, on distingue trois types de disjoncteurs – 4,5 kA, 6 kA, 10 kA.

1. Les disjoncteurs de 4,5 kA (4500 A) sont généralement utilisés pour éviter d'endommager les lignes électriques des habitations privées. La résistance du câblage entre le poste de transformation et le point de CC est d'environ 0,05 Ohm, ce qui donne un courant limite d'environ 500 A.
2. Les appareils de 6 kA (6000 A) sont utilisés pour la protection contre les CC dans le secteur résidentiel et les lieux publics, où la résistance des lignes peut atteindre 0,04 Ohm, ce qui augmente la probabilité d'obtenir un court-circuit jusqu'à 5,5 kA.
3. Disjoncteurs de 10 kA (10000 A) sont utilisés pour protéger les installations électriques industrielles. Un courant allant jusqu'à 10000 A peut apparaître dans un court-circuit électrique situé à proximité d'une sous-station.

Avant de choisir la modification optimale du disjoncteur, il est important de comprendre si des courants de court-circuit supérieurs à 4,5 kA ou 6 kA sont possibles.

Le pouvoir de coupure nominal est indiqué dans la documentation du disjoncteur et sur le boîtier sous forme de code – 4500A, 600A, 10000A ou 4,5kA, 6kA, 10kA. Sur la face avant de l'appareil figurent des informations sur le fabricant, le modèle, la tension nominale, composée des données de la caractéristique temps-courant, du courant de fonctionnement.

Le déclenchement du disjoncteur se produit en cas de court-circuit de valeurs données. Le plus souvent, pour les besoins domestiques, on utilise des disjoncteurs de la modification 6000 A.

Les modèles 4500 A pour la protection des réseaux électriques modernes ne sont pratiquement plus utilisés, et dans certains pays, leur exploitation est interdite.

Si vous souhaitez savoir comment convertir correctement les ampères en watts, nous vous recommandons de consulter le contenu présenté dans l'article suivant.

Lors de la détection d'un court-circuit par le disjoncteur, la bobine électromagnétique provoque le déclenchement (situation A). En cas de dépassement des courants nominaux, la lame bimétallique ouvre le circuit (situation B).

Le fonctionnement du disjoncteur consiste à protéger le câblage (et non l'équipement et les utilisateurs) contre les courts-circuits et la fusion de l'isolation lors du passage de courants supérieurs aux valeurs nominales.

Par nombre de pôles

Cette caractéristique indique le nombre maximum de fils pouvant être connectés au disjoncteur pour protéger le réseau.

Leur déclenchement se produit en cas de situation anormale (en cas de dépassement des valeurs admissibles du courant ou de dépassement du niveau de la courbe temps-courant).

Cette caractéristique indique le nombre maximum de fils pouvant être connectés au disjoncteur pour protéger le réseau. Leur déclenchement se produit en cas de situation anormale (en cas de dépassement des valeurs admissibles du courant ou de dépassement du niveau de la courbe temps-courant).

Disjoncteurs unipolaires

L'interrupteur unipolaire est la modification la plus simple du disjoncteur. Il est conçu pour protéger des circuits individuels ainsi que le câblage électrique monophasé, biphasé et triphasé. Il est possible de connecter 2 fils à la structure de l'interrupteur : le fil d'alimentation et le fil de départ.

Les fonctions de ce type d'appareil se limitent à protéger le fil contre l'inflammation. Le neutre du câblage est placé sur le barreau neutre, contournant ainsi le disjoncteur, et le fil de terre est connecté séparément au barreau de terre.

Le branchement d'un disjoncteur unipolaire se fait avec un fil unipolaire, mais on utilise parfois des câbles bipolaires. L'alimentation est connectée par le haut du disjoncteur et la ligne protégée par le bas, ce qui simplifie le montage. L'installation se fait sur un rail DIN de 18 mm.

Un disjoncteur unipolaire ne remplit pas la fonction de disjoncteur principal, car en cas de déclenchement forcé, la ligne de phase est coupée, mais le neutre reste connecté à la source de tension, ce qui n'offre pas une garantie de protection à 100 %.

Disjoncteurs bipolaires

Lorsqu'une déconnexion complète du réseau électrique de la tension est nécessaire, on utilise un disjoncteur bipolaire.

Il est utilisé comme disjoncteur principal, de sorte qu'en cas de court-circuit ou de dysfonctionnement du réseau, tout le câblage électrique est mis hors tension simultanément. Cela permet d'effectuer en toute sécurité des travaux de réparation et de modernisation des circuits.

Les disjoncteurs bipolaires sont utilisés lorsqu'un interrupteur séparé est nécessaire pour un appareil électrique monophasé, par exemple un chauffe-eau, un ballon d'eau chaude ou une machine.

Le branchement d'un disjoncteur bipolaire se fait en tenant compte du schéma de protection électrique, avec un fil unipolaire ou bipolaire (le nombre de conducteurs dépend du schéma de déconnexion). Le montage s'effectue sur un rail DIN de 36 mm.

Le disjoncteur est connecté à l'appareil protégé à l'aide de 4 fils, dont deux sont des fils d'alimentation (l'un est connecté directement au réseau, l'autre fournit l'alimentation via un cavalier) et deux sont des fils de sortie nécessitant une protection, qui peuvent être à 1, 2 ou 3 conducteurs.

Disjoncteurs tripolaires

Pour protéger un réseau triphasé à 3 ou 4 conducteurs, on utilise des disjoncteurs tripolaires. Ils conviennent pour une connexion en étoile (le conducteur central est laissé sans protection et les phases sont connectées aux pôles) ou en triangle (sans conducteur central).

En cas de panne sur l'une des lignes, les deux autres se coupent automatiquement.

Le branchement d'un disjoncteur tripolaire se fait avec des fils à 1, 2 ou 3 conducteurs. L'installation nécessite un rail DIN d'une largeur de 54 mm.

Un disjoncteur tripolaire sert de disjoncteur d'entrée et général pour tous types de charges triphasées. Cette modification est souvent utilisée dans l'industrie pour alimenter les moteurs électriques.

Jusqu'à 6 fils peuvent être connectés au modèle, dont 3 sont des fils de phase du réseau triphasé. Les 3 restants sont protégés. Ils représentent trois circuits monophasés ou un circuit triphasé.

Disjoncteurs tétrapolaires

Pour la protection d'un réseau électrique triphasé ou tétraphasé, par exemple d'un moteur puissant connecté selon le principe de l'“étoile avec point neutre sorti”, on utilise un disjoncteur tétrapolaire. Il est utilisé comme disjoncteur d'entrée pour un réseau triphasé à quatre fils.

Le raccordement d'un disjoncteur tétrapolaire se fait avec un fil à 1, 2, 3 ou 4 conducteurs, le schéma dépend du type de connexion. Le boîtier doit être monté sur un rail DIN d'une largeur de 73 mm.

On peut connecter huit fils au boîtier du disjoncteur : trois sont des fils de phase du réseau électrique (+ un fil neutre) et quatre sont des fils sortants (3 phases + 1 neutre).

Les consommateurs monophasés sont alimentés par une tension de 220 V, que l'on peut obtenir en prenant une des phases et le conducteur neutre du réseau électrique. C'est-à-dire que dans ce cas, en plus des trois phases du réseau électrique, il y a un conducteur supplémentaire – le neutre. C'est pourquoi, pour la protection et la commutation d'un tel réseau électrique, on installe des disjoncteurs automatiques tétrapolaires qui assurent la coupure des quatre conducteurs.

Par caractéristique temps-courant

Les disjoncteurs automatiques (DA) peuvent avoir le même indicateur de puissance nominale de charge, mais les caractéristiques de consommation électrique des appareils peuvent être différentes.

La puissance consommée peut arriver de manière irrégulière, changer en fonction du type et de la charge, ainsi que lors de l'allumage, de l'extinction ou du fonctionnement continu d'un appareil donné.

Les fluctuations de la puissance consommée peuvent être assez importantes et leur plage de variation large. Cela conduit à la coupure du disjoncteur en raison d'un dépassement du courant nominal, ce qui est considéré comme un déclenchement intempestif du réseau.

Pour éviter la probabilité d'un déclenchement inapproprié du disjoncteur lors de changements normaux non accidentels (augmentation de l'intensitée du courant, changement de puissance), on utilise des disjoncteurs avec des caractéristiques temps-courant spécifiques (CTC).

Cela permet d'exploiter des disjoncteurs avec les mêmes paramètres de courant avec des charges amissibles quelconques sans déchenchements intempestifs.

Les CTC montrent après quel temps le disjoncteur se déclenchera et quels seront les rapports entre l'intensitée du courant et le courant constant du disjoncteur à ce moment.

Particularités des disjoncteurs avec caractéristique B

Le disjoncteur avec la caractéristique indiquée se déclenche en 5 à 20 secondes. Le courant est alors de 3 à 5 fois le courant nominal du disjoncteur. Ces modifications sont utilisées pour protéger les circuits alimentant les appareils domestiques standard.

Le plus souvent, le modèle est utilisé pour protéger le câblage des appartements et des maisons individuelles.

Caractéristique C – principes de fonctionnement

Le disjoncteur avec la désignation de nomenclature C se déclenche en 1 à 10 secondes pour 5 à 10 fois le courant nominal.

Les disjoncteurs de ce groupe sont utilisés dans tous les domaines - domestique, construction, industrie, mais ils sont surtout demandés dans le domaine de la protection électrique des appartements, des maisons et des locaux d'habitation.

Exploitation des disjoncteurs avec caractéristique D

Les disjoncteurs de classe D sont utilisés dans l'industrie et se présentent en versions tripolaires et tétrapolaires. Ils sont utilisés pour protéger les moteurs électriques puissants et divers appareils triphasés.

Le temps de déclenchement du disjoncteur est de 1 à 10 secondes pour un courant multiple de 10 à 14, ce qui permet de l'utiliser efficacement pour protéger divers câblages.

Dans la partie inférieure du graphique figure le coefficient de multiplication des valeurs du courant nominal, sur la ligne verticale — le temps de déclenchement. Pour la caractéristique B, le déclenchement se produit pour des dépassements de 3 à 5 fois le courant effectif par rapport au courant nominal, pour C — 5 à 10 fois, pour D — 10 à 14 fois.

Les moteurs industriels puissants fonctionnent exclusivement avec des disjoncteurs de caractéristique D.

Vous serez peut-être également intéressé de consulter le marquage des disjoncteurs automatiques dans un autre de nos articles.

Par courant de service nominal

Il existe au total 12 modifications de disjoncteurs, se différenciant par l'indicateur de courant nominal – 1A, 2A, 3A, 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A. Ce paramètre détermine la vitesse de déclenchement du disjoncteur lorsque le courant effectif dépasse la valeur nominale.

Le tableau illustre la puissance maximale de chaque variante de disjoncteur, en fonction du schéma de raccordement et de la tension du réseau. Le rendement maximal du disjoncteur est obtenu lorsque la charge est connectée en configuration triangle.

Le choix d'un disjoncteur selon la caractéristique indiquée se fait en tenant compte de la puissance du câblage électrique, du courant admissible que le câblage peut supporter en régime normal. Si la valeur du courant est inconnue, on la détermine à l'aide de formules, en utilisant les données de la section du fil, de son matériau et du mode de pose.

Les disjoncteurs 1A, 2A, 3A sont utilisés pour protéger les circuits à faibles courants. Ils conviennent pour alimenter en électricité un petit nombre d'appareils, par exemple une lampe ou un lustre, un réfrigérateur de faible puissance et d'autres dispositifs dont la puissance totale ne dépasse pas les capacités du disjoncteur.

Le disjoncteur 3A est utilisé efficacement dans l'industrie s'il est connecté en triphasé en configuration triangle.

Les interrupteurs 6A, 10A, 16A peuvent être utilisés pour alimenter en électricité des circuits électriques individuels, de petites pièces ou des appartements.

Ces modèles sont utilisés dans l'industrie pour alimenter des moteurs électriques, des solénoïdes, des radiateurs, des machines à souder connectés sur une ligne dédiée.

Les disjoncteurs tripolaires et tétrapolaires 16A sont utilisés comme disjoncteurs d'entrée dans un schéma d'alimentation triphasé. Dans la production, on préfère les appareils à courbe D.

Les disjoncteurs 20A, 25A, 32A sont utilisés pour protéger le câblage des appartements modernes. Ils peuvent alimenter en électricité des machines à laver, des radiateurs, des sèche-linge et autres appareils de forte puissance. Le modèle 25A est utilisé comme disjoncteur d'entrée.

Les interrupteurs 40A, 50A, 63A appartiennent à la classe des appareils de forte puissance. Ils sont utilisés pour alimenter en électricité des équipements de puissance élevée dans les domaines domestique, industriel et du génie civil.

Choix et calcul des disjoncteurs

Connaissant les caractéristiques des disjoncteurs, on peut déterminer quel disjoncteur convient à un usage donné. Mais avant de choisir le modèle optimal, il est nécessaire d'effectuer quelques calculs pour déterminer précisément les paramètres de l'appareil nécessaire.

Étape #1 – détermination de la puissance du disjoncteur

Lors du choix d'un disjoncteur, il est important de prendre en compte la puissance totale des appareils connectés.

Par exemple, il faut un disjoncteur pour connecter des appareils de cuisine à l'alimentation électrique. Supposons que soient branchés sur une prise : une cafetière (1000 W), un réfrigérateur (500 W), un four (2000 W), un micro-ondes (2000 W), une bouilloire électrique (1000 W). La puissance totale sera de 1000+500+2000+2000+1000=6500 (W) soit 6,5 kW.

Le tableau présente la puissance nominale de certains appareils électroménagers nécessaire à leur fonctionnement. Selon les données normatives, on choisit la section du câble d'alimentation et le disjoncteur pour protéger le câblage.

Si l'on consulte le tableau des disjoncteurs par puissance de raccordement, et que l'on tient compte du fait que la tension standard du câblage domestique est de 220 V, alors un disjoncteur unipolaire ou bipolaire 32A d'une puissance totale de 7 kW conviendra.

Il faut noter qu'une puissance de consommation plus élevée peut être nécessaire, car en cours d'utilisation, d'autres appareils électriques non prévus initialement peuvent être branchés. Pour anticiper cette situation, on utilise un coefficient de majoration dans les calculs de consommation totale.

Supposons qu'en raison de l'ajout d'équipements électriques supplémentaires, une augmentation de puissance de 1,5 kW soit nécessaire. Il faut alors prendre un coefficient de 1,5 et le multiplier par la puissance calculée.

Dans les calculs, il est parfois judicieux d'utiliser un coefficient de réduction. On l'applique lorsque l'utilisation simultanée de plusieurs appareils est impossible.

Supposons que la puissance totale du câblage pour la cuisine s'élève à 3.1 kW. Alors le coefficient de réduction est égal à 1, car on tient compte du nombre minimal d'appareils connectés simultanément.

Si l'un des appareils ne peut pas être connecté avec les autres, alors le coefficient de réduction est pris inférieur à un.

Étape #2 – calcul de la puissance nominale du disjoncteur

La puissance nominale est la puissance à laquelle le câblage ne se déclenche pas.

Elle se calcule selon la formule :

M = N * CT * cos(φ),

Où

• M – puissance (Watt) ;
• N – tension du réseau électrique (Volt) ;
• CT – intensité du courant pouvant traverser le disjoncteur (Ampère) ;
• cos(φ) – valeur du cosinus de l'angle, qui prend la valeur de l'angle de déphasage entre les phases et la tension.

La valeur du cosinus est généralement égale à 1, car il n'y a pratiquement pas de déphasage entre les phases du courant et de la tension.

À partir de la formule, on exprime CT :

CT = M/N,

Nous avons déjà déterminé la puissance, et la tension du réseau est généralement de 220 Volts.

Si la puissance totale est de 3.1 kW, alors :

CT = 3100/220 = 14.

Le courant obtenu sera égal à 14 A.

Pour le calcul en charge triphasée, on utilise la même formule, mais on tient compte des déphasages angulaires qui peuvent atteindre de grandes valeurs. Généralement, ils sont indiqués sur l'équipement connecté.

Étape #3 – calcul du courant nominal

On peut calculer le courant nominal à partir de la documentation du câblage électrique, mais si elle n'est pas disponible, on le détermine en fonction des caractéristiques du conducteur.

Pour les calculs, les données suivantes sont nécessaires :

• la section du conducteur ;
• le matériau utilisé pour les âmes (cuivre ou aluminium) ;
• la méthode de pose.

Dans les conditions domestiques, le câblage est généralement placé dans le mur.

Pour calculer la section, vous aurez besoin d'un micromètre ou d'un pied à coulisse. Il faut mesurer uniquement l'âme conductrice, et non le fil et l'isolation.

Après avoir effectué les mesures nécessaires, nous calculons la section :

S = 0,785 * D * D,

Où

• D – diamètre du conducteur (mm) ;
• S – section du conducteur (mm²).

Ensuite, nous utilisons le tableau ci-dessous.

Après avoir déterminé le matériau des âmes du conducteur et calculé la section, on peut déterminer les valeurs de courant et de puissance que le câblage du réseau électrique peut supporter. Les données sont fournies pour un câblage dissimulé dans le mur.

En tenant compte des données obtenues, on sélectionne le courant de fonctionnement du disjoncteur ainsi que son calibre. Il doit être égal ou inférieur au courant de fonctionnement. Dans certains cas, l'utilisation de disjoncteurs dont le calibre dépasse le courant effectif du câblage est autorisée.

Étape #4 – détermination de la caractéristique temps-courant

Pour déterminer correctement les caractéristiques temps-courant, il est nécessaire de prendre en compte les courants d'appel des charges connectées.

Vous pouvez obtenir les données nécessaires en utilisant le tableau ci-dessous.

Le tableau présente certains types d'appareils électriques, ainsi que les facteurs de courant d'appel et la durée des impulsions en secondes.

À partir des données du tableau, vous pouvez déterminer l'intensité du courant (en Ampères) lors de la mise sous tension de l'appareil, ainsi que la périod après laquelle le courant limite se reproduira.

Par exempl, prenons un hachoir à viande électrique d'une puissane de 1,5 kW. Calculons son courant de fonctiônemnt à partir des tableaux (soit 6,81 A) et, compe tenu du facteur de courant de démarrage (jusqu'à 7 fois), nous obtnons une valur de courant de 6,81*7=48 (A).

Ce courant d'une telle intensité circule avec une périodicité de 1 à 3 secondes. En considérant les courbes temps-courant pour la lasse B, on peut voir qu'en cas de surcharge, le disjoncteur se déclenchera dans les premières scondes suivan le démarrage du hachoir.

De toute évidence, le facteur de cet appireil correspond à la lasse C. Par conséquant, il est nécesaire d'utiliser un disjoncteur avec la caratéristique C pour assurer le fonctioment du hachoir électrique.

Pour les bosins domestiques, on utilise gééralment des disjoncteurs répondant aux caratéristiques B et C. Dans l'ndustrie, pour les équipments à grands courants multiples (moteurs, allimentations, etc.), un courant allant jusqu'à 10 fois est créé, il est donc judicieux d'utiliser les modfications D de l'appreil.

Cependant, il faut tinir comte de la puissanc de ces apparails ainsi que de la duré du courant d'appel.

Les disjoncteurs autonomes se distinuent des disjoncteurs ordinaires en ce qu'il sont installés dans des tableaux de distibution séparés.

Les fonctiions de l'appareil incluent la protction du circuit contres les pics de tension imprévus et la coupure de l'alimentation électrique sur l'ensemble ou une partie du réseau.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Le choix du disjoncteur en fonction de la caratéristique de courant et un exemple de calcul du courant sont présentés dans la vidéo suivante :

Le calcul du courant nominal du disjoncteur est démontré dans la vidéo suivante :

Les disjoncteurs sont montés à l'entrée de la maison ou de l'appartement. Ils sont placés dans des boîtiers en plastique robustes. La présence de DA dans le schéma du réseau électrique domestique est un gage de sécurité. Ces appareils permettent de couper la ligne électrique en temps opportun si les paramètres du réseau dépassent le seuil défini.

En tenant compte des caractéristiques principales des disjoncteurs automatiques, et en effectuant les calculs corrects, on peut faire le bon choix de cet appareil et de son installation.

Si vous possédez des connissances ou de l'xpérience dans la réalisation de travaux électriques, veuillez les partager avec nos lecteurs. Laissez vos coments sur le choix du disjoncteur et les nuances de son installation dans les commentaires ci-dessous.