Principe de fonctionnement du disjoncteur à courant résiduel

Analyse des principes de base

Avant de comprendre le principe de base d’un protecteur contre les chocs électriques, il est nécessaire de comprendre ce qu’est un choc électrique. Le choc électrique fait référence à une blessure causée par un courant électrique traversant le corps humain. Lorsqu'une personne touche un fil et forme une boucle de courant, le courant circule dans son corps ; lorsque le courant est suffisamment important, il peut être ressenti et causer des dommages. Lorsqu'un choc électrique se produit, le courant doit être coupé dans les plus brefs délais. Par exemple, si le courant traversant une personne est de 50 milliampères, le courant doit être coupé en 1 seconde ; si le courant est de 500 milliampères, le délai est de 0,1 seconde.

Un dispositif à courant résiduel (RCD) est installé à l'endroit où la ligne électrique entre dans la maison, à proximité du compteur électrique, connecté à la borne de sortie du compteur, c'est-à-dire du côté de l'utilisateur. Tous les appareils électroménagers sont représentés par une résistance RL, et la résistance de la personne en contact est représentée par RN.

CT signifie « transformateur de courant », qui est utilisé pour mesurer le courant alternatif en utilisant le principe de l'inductance mutuelle, d'où le nom de « transformateur ». Il s'agit essentiellement d'un transformateur. Son enroulement primaire est la ligne CA entrante, avec les deux fils traités comme un seul et connectés en parallèle pour former l'enroulement primaire. La bobine secondaire est reliée à la bobine du "relais Reed" SH.

 

Un « relais Reed » est essentiellement un tube Reed avec une bobine enroulée autour de lui. Lorsque la bobine est alimentée, le champ magnétique généré par le courant provoque l'engagement de l'électrode Reed à l'intérieur du tube Reed, connectant ainsi le circuit externe. Lorsque la bobine est hors tension-, l'anche se libère, déconnectant le circuit externe. Bref, c'est un petit relais.

 

L'interrupteur DZ n'est pas un interrupteur ordinaire ; c'est un interrupteur à ressort-. Une fois qu'une personne a surmonté la force du ressort pour le fermer, un crochet spécial doit être utilisé pour le maintenir en place afin de garantir qu'il reste dans l'état « on » ; sinon, il se déconnectera dès que la main sera relâchée.

L'électrode Reed du relais Reed est connectée au circuit TQ « bobine de déclenchement ». La bobine de déclenchement est une bobine électromagnétique ; lorsque le courant le traverse, il génère une force attractive. Cette force d'attraction est suffisante pour libérer le crochet susmentionné, provoquant la déconnexion immédiate de DZ. Étant donné que le DZ est connecté en série avec le fil sous tension de la ligne électrique principale de l'utilisateur, le déclenchement coupe l'alimentation, épargnant ainsi à la personne un choc électrique.

 

Cependant, pour qu'un dispositif à courant résiduel (RCD) protège les personnes, il doit d'abord « détecter » un choc électrique. Alors, comment un RCD peut-il savoir si une personne a été électrocutée ? Comme le montre le schéma, s'il n'y a pas de choc électrique, le courant dans les deux fils provenant de la source d'alimentation sera toujours de la même intensité mais dans des directions opposées. Par conséquent, le flux magnétique dans la bobine primaire du transformateur de courant (CT) disparaîtra complètement et la bobine secondaire n'aura aucune sortie. Si quelqu'un est électrocuté, cela équivaut à une résistance passant à travers le fil sous tension, qui déclenche une sortie de courant côté secondaire. Cette sortie provoque l'engagement du point de contact (SH), alimentant la bobine de déclenchement, retirant le crochet et déconnectant l'interrupteur (DZ), assurant ainsi la protection.

 

Il est important de noter qu'une fois le disjoncteur déclenché, même si le courant dans la bobine de déclenchement (TQ) disparaît, il ne reconnectera pas automatiquement le DZ. Le courant ne peut pas être rétabli sans que quelqu'un ne le ferme. Une fois que la personne électrocutée est partie et qu'une inspection a confirmé qu'il n'y a plus de danger, pour utiliser à nouveau l'électricité, le DZ doit être fermé pour réenclencher le disjoncteur et rétablir le courant.

 

Ce qui précède explique le principe principal d’un protecteur contre les chocs électriques. Cependant, même avec une protection contre les chocs électriques, la sécurité n'est pas garantie et des précautions doivent tout de même être prises lors de l'utilisation de l'électricité.

 

1. Comme le montre le schéma, lorsque le circuit fonctionne normalement, selon le théorème du courant, le courant entrant et sortant du réseau est nul. Par conséquent, le courant total sur le côté droit du dispositif à courant résiduel (RCD) doit être nul, c'est-à-dire I1 + I2 + I3 + IN=0 ; ainsi, le RCD ne fonctionnera pas. Notez que la direction réelle du courant dépend du circuit réel. Dans cet exemple, la direction de IN est opposée à celle de I1, I2 et I3.

 

2. Lorsque le boîtier de l'équipement perd du courant et que quelqu'un le touche, une partie du courant IK circulera à travers le corps humain dans le sol, ce qui fera que le courant total sur le côté droit du RCD ne sera pas nul. Autrement dit, I1 + I2 + I3 + IN ≠ 0. Lorsque le courant de fuite atteint le courant de fonctionnement du RCD, le RCD se déclenche, coupant l'alimentation et atteignant l'objectif de protection contre les fuites.

 

Notez les deux points suivants :

 

1. Le fil neutre traversant le dispositif à courant résiduel (RCD) ne doit pas être utilisé comme conducteur de protection. Comme le montre le diagramme, lorsqu'un courant de fuite se produit, le courant de fuite IK1 retourne au RCD à travers le boîtier de l'équipement. À ce moment, le courant total sur le côté droit du RCD est toujours nul, donc le RCD ne se déclenchera pas et l'objectif de protection contre les fuites n'est pas atteint.

 

2. Le fil neutre traversant le RCD ne doit pas être mis à la terre à plusieurs reprises. Comme le montre le schéma, s'il est mis à la terre à plusieurs reprises, une partie du courant sera déviée vers la terre, ce qui rendra le courant total sur le côté droit du RCD non nul -, arrêtant ainsi le RCD et empêchant l'utilisation d'autres appareils électriques.

 

3. Remarque : la méthode de connexion réelle du RCD doit être déterminée en fonction du système de protection de mise à la terre neutre utilisé dans le système.