Cahier technique n 114

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1 Collecion Technique... Cahier echnique n 114 Les proecions différenielles en basse ension J. Schonek Building a ew Elecric World *

2 Les Cahiers Techniques consiuen une collecion d une cenaine de ires édiés à l inenion des ingénieurs e echniciens qui recherchen une informaion plus approfondie, complémenaire à celle des guides, caalogues e noices echniques. Les Cahiers Techniques apporen des connaissances sur les nouvelles echniques e echnologies élecroechniques e élecroniques. Ils permeen égalemen de mieux comprendre les phénomènes renconrés dans les insallaions, les sysèmes e les équipemens. Chaque Cahier Technique raie en profondeur un hème précis dans les domaines des réseaux élecriques, proecions, conrôle-commande e des auomaismes indusriels. Cee collecion es disponible sur l Inerne avec ses nouveaués e mises à jour : hp://www.cahiers-echniques.schneider-elecric.com Pour obenir un Cahier Technique ou la lise des ires disponibles conacez vore agen Schneider Elecric. La collecion des Cahiers Techniques s insère dans la «Collecion Technique» de Schneider Elecric. Averissemen L'aueur dégage oue responsabilié consécuive à l'uilisaion incorrece des informaions e schémas reproduis dans le présen ouvrage, e ne saurai êre enu responsable ni d'évenuelles erreurs ou omissions, ni de conséquences liées à la mise en œuvre des informaions e schémas conenus dans ce ouvrage. La reproducion de ou ou parie d un Cahier Technique es auorisée avec la menion obligaoire : «Exrai du Cahier Technique Schneider Elecric n (à préciser)».

3 n 114 Les proecions différenielles en basse ension Jacques Schonek Ingénieur ESEEIHT e Doceur-Ingénieur de l Universié de Toulouse, il a paricipé de 1980 à 1995 à la concepion des variaeurs de viesse de la marque Telemecanique. Il a éé ensuie géran de l acivié Filrage d Harmoniques. Il es raaché acuellemen au groupe «Archiecures e Sysèmes» de Schneider Elecric, en an qu exper en Applicaions de Disribuion Elecrique. CT 114 édiion février 2006

4 Lexique Conduceurs acifs : Ensemble des conduceurs affecés à la ransmission de l énergie élecrique y compris le neure en alernaif e le compensaeur en coninu, excepé le conduceur don la foncion «conduceur de proecion» () es prioriaire sur la foncion «neure». Conduceur de proecion ( ou ) : Conduceur qui, selon les prescripions, relie les masses des maériels élecriques e cerains élémens conduceurs à la prise de erre. Conac direc : Conac d une personne avec les paries acives des maériels élecriques (conduceurs e pièces normalemen sous ension). Conac indirec : Conac d une personne avec des masses mises accidenellemen sous ension (généralemen suie à un défau d isolemen). Couran de défau Id : Couran résulan d un défau d isolemen. Couran de fuie à la erre : Couran qui s écoule des paries acives à la erre, en l absence de ou défau d isolemen. Couran de fuie «naurel» : Couran qui, en l absence de défau, s écoule à la erre à ravers les isolans. Couran de fuie «inenionnel» : Couran qui, en l absence de défau, s écoule à la erre à ravers des composans disposés inenionnellemen (résisances ou condensaeurs). Couran différeniel résiduel : Somme algébrique des valeurs insananées des courans parcouran les conduceurs acifs d un circui en un poin de l insallaion élecrique. Couran différeniel résiduel de foncionnemen : If Valeur du couran différeniel résiduel provoquan le foncionnemen d un disposiif différeniel. Couran différeniel de foncionnemen assigné : I n Valeur du couran différeniel de foncionnemen, aribué par le consruceur au disposiif, pour lequel celui-ci doi foncionner dans des condiions spécifiées. D après les normes de consrucion, à 20 C, les disposiifs différeniels en basse ension doiven respecer : I n I I n 2 < f< Défau d isolemen : Rupure d isolemen qui provoque un couran de défau à la erre ou un cour-circui via le conduceur de proecion. Disposiif différeniel résiduel (DDR) : Appareil don la grandeur d influence es le couran différeniel résiduel, il es généralemen associé ou inégré à un appareil de coupure. Elecrisaion : Applicaion d une ension enre deux paries du corps d un êre vivan. Elecrocuion : Elecrisaion qui provoque la mor. Fibrillaion venriculaire : C es un dysfoncionnemen du cœur qui correspond à la pere de synchronisme de l acivié de ses parois (diasole e sysole). Le passage du couran alernaif dans le corps peu en êre la cause par l exciaion périodique qu il provoque. La conséquence ulime es l arrê de la circulaion sanguine. Isolemen : Disposiion qui empêche la ransmission d une ension (e le passage d un couran) enre un élémen normalemen sous ension e une masse ou la erre. Masse : Parie conducrice suscepible d êre ouchée e normalemen isolée des paries acives mais pouvan êre porée à une ension dangereuse suie à un défau d isolemen. Perurbaion de mode commun : Tou phénomène élecromagnéique permanen ou ransioire s appliquan enre une parie acive d un réseau e la erre. Ce phénomène peu êre une surension ransioire, une ension permanene, une surinensié, une décharge élecrosaique. Perurbaion en mode différeniel : C es un phénomène s appliquan enre différenes paries acives du réseau, comme par exemple une surension. Régime du neure : Voir schéma des liaisons à la erre. Schéma des liaisons à la erre (SLT) : Encore parfois appelé «régime de neure». La norme CEI officialise rois principaux schémas des liaisons à la erre qui définissen les raccordemens possibles du neure de la source e des masses, à la erre ou au neure. Les proecions élecriques son ensuie définies pour chacun d eux. Tension limie de sécurié (UL) : Tension UL en dessous de laquelle il n y a pas de risque d élecrocuion. Cahier Technique Schneider Elecric n 114 / p.2

5 Les proecions différenielles en basse ension Les proecions différenielles ou Disposiifs Différeniels Résiduels (DDR) son aujourd hui reconnus dans le monde enier comme le moyen le plus efficace pour assurer la proecion des personnes e des biens conre les risques élecriques en basse ension. Leur choix e leur uilisaion opimale nécessien une bonne connaissance des règles d insallaion élecrique, noammen des schémas des liaisons à la erre, des echnologies exisanes e de leurs performances. Tous ces aspecs son abordés dans ce Cahier Technique, compléés de nombreuses réponses apporées par les services echniques e de mainenance de Schneider-Elecric aux inerrogaions qui leur son régulièremen adressées. Sommaire 1 Inroducion p. 4 2 Les risques liés aux courans élecriques 2.1 Risques d élecrisaion des personnes p Risques d incendie p Desrucion des récepeurs p. 7 3 Les proecions conre les risques liés 3.1 Les règles d insallaion p. 8 aux courans élecriques 3.2 Déecion d un défau d isolemen p. 9 4 Les Disposiifs Différeniels Résiduels (DDR) 4.1 Principe p Applicaions p Caracérisiques principales p Technologie p Conraines liées au capeur de couran p Applicaions pariculières p Conclusion p. 23 Annexe 1 : calcul des ensions de conac en cas de défau p. 24 Annexe 2 : ypes de converisseurs e allure des courans de défau p. 26 Annexe 3 : courans de fuie pour différens SLT p. 29 Annexe 4 : seuil des DDR en foncion de la ension réseau p. 31 Bibliographie p. 32 Cahier Technique Schneider Elecric n 114 / p.3

6 1 Inroducion Les nombreux avanages de l énergie élecrique ne doiven pas faire oublier les risques qui y son aachés. L élecricié es uilisée de manière courane par le grand public, e des accidens encore rop nombreux se produisen avec comme conséquences élecrocuions, brûlures, incendies. De srices règles d insallaion on éé éablies par des organismes inernaionaux (IEC, CEELEC) ou naionaux (FPA aux USA, UTE en France, ). Des disposiifs de proecion sûrs on éé conçus, grâce à l analyse rigoureuse des risques e des conséquences de défaillance de maériel ou de mauvaise uilisaion. Parmi ces disposiifs, les proecions différenielles on éé reconnues par la normalisaion inernaionale comme un moyen efficace de proecion des personnes e des biens. Ce documen présene donc le suje en 3 éapes : c un exposé des risques liés aux courans élecriques, c un panorama des moyens de proecion mis en œuvre pour limier ces risques, c une descripion déaillée du foncionnemen des disposiifs différeniels résiduels. 2 Les risques liés aux courans élecriques 2.1 Risques d élecrisaion des personnes Une personne soumise à une ension élecrique es élecrisée. Selon l imporance de l élecrisaion, cee personne peu subir différens effes physiopahologiques : c une sensaion désagréable, c des conracures musculaires involonaires (éanisaion), c des brûlures, c un arrê cardiaque (c es l élecrocuion). Ces effes dépenden de différens faceurs : des caracérisiques physiologiques de l êre humain concerné, de l environnemen (humide ou sec par exemple) e aussi des caracérisiques du couran raversan le corps. Une personne peu subir un choc élecrique dans deux circonsances : c soi par un conac direc : c es le cas d une personne qui ouche un conduceur nu sous ension, c soi par un conac indirec : c es le cas d une personne qui ouche la carcasse méallique d un récepeur élecrique ayan un défau d isolemen. Le danger provien du couran élecrique, en valeur e en durée, raversan le corps humain e en pariculier la région du cœur. a) Conac direc Phases Uc b) Conac indirec 3 Id Uc Fig. 1 : conacs direc e indirec. Cahier Technique Schneider Elecric n 114 / p.4

7 La figure 2 synhéise les résulas des ravaux publiés par la Commission Elecroechnique Inernaionale sur ce suje (Spécificaion Technique CEI , Ed.4, 2005 : Effes du couran sur l homme e les animaux domesiques Parie 1 : Aspecs généraux). Elle indique les conséquences du passage d un couran alernaif à ravers le corps humain, de la main gauche aux pieds, en foncion de son inensié e de sa durée. Il fau surou disinguer les zones 3 e 4 dans lesquelles le danger es réel. c Zone AC-3 (siuée enre les courbes B e C 1 ) Pour des personnes placées dans cee siuaion, il n y a généralemen aucun dommage organique, mais il y a une probabilié de conracions musculaires e de difficulés de respiraion, de perurbaions réversibles de la formaion des impulsions dans le cœur e de leur propagaion. c Zone AC-4 (siuée à droie de la courbe C 1 ) En plus des effes de la zone AC-3, la probabilié de la fibrillaion venriculaire : v peu aeindre 5 %, enre les courbes C 1 e C 2, v es inférieure à 50 % enre les courbes C 2 e C 3, v dépasse 50 % au-delà de la courbe C 3. Les effes physiopahologiques els que : arrê du cœur, arrê de la respiraion e brûlures graves augmenen avec la valeur de l inensié e le emps d exposiion. A noer qu une personne en conac avec une ension de 230 V peu êre parcourue par un couran de l ordre de 150 ma dans des condiions d exposiion défavorables. Compe enu des valeurs de couran considérées comme dangereuses, une valeur maximale admissible de 30 ma es considérée comme sûre. En BT, la composane prépondérane de l impédance du corps humain es la résisance de la peau, qui es esseniellemen foncion de l environnemen (locaux secs, humides, mouillés). Durée du passage du couran I (ms) A B C 1 C 2 C AC-4.1 AC-4.2 AC AC-1 AC-2 AC-3 AC ,1 0,2 0, Seuil = 30 ma Couran passan par le corps I s (ma) Zone AC-1 : Percepion Zone AC-2 : Conracions musculaires involonaires Zone AC-3 : Difficulés de respiraion Zone AC-4 : Effes pahophysiologiques graves AC-4.1 : risque de fibrillaion venriculaire jusqu à 5 % AC-4.2 : risque de fibrillaion venriculaire jusqu à 50 % AC-4.3 : risque de fibrillaion venriculaire supérieur à 50 % Fig. 2 : zones emps/couran des effes des courans alernaifs (15 Hz à 100 Hz) sur des personnes. Cahier Technique Schneider Elecric n 114 / p.5

8 La CEI a défini la «ension limie convenionnelle de conac», noée U L, comme la valeur maximale de la ension de conac pouvan êre mainenue indéfinimen dans les condiions d environnemen spécifiées. La valeur reenue pour cee ension es de 50 V efficace en couran alernaif. Cee valeur es en cohérence avec une valeur moyenne d impédance de 1700 Ω e un couran maximal de 30 ma. Les effes en foncion de la ension e de la fréquence La CEI fourni les courbes de variaion de l impédance du corps en foncion de la ension e de la fréquence. La figure 3 monre que l impédance du corps décroî de façon inverse de la fréquence. Touefois, la CEI (Effes du couran passan par le corps humain, aspecs pariculiers) qui raie des effes du couran alernaif de fréquence supérieure à 100 Hz, indique qu à niveau de risque égal, un couran à 1000 Hz es environ 14 fois plus élevé qu un couran à 50/60 Hz V CA V V 50 V 100 V 225 V V Fréquence (Hz) Fig. 3 : valeurs de l impédance oale du corps ZT en foncion de la fréquence e de la ension de conac. 2.2 Risque d incendie Une éude réalisée dans les années en Allemagne par une compagnie d assurance sur des incendies en milieu indusriel e de bureaux, a révélé que l élecricié éai à l origine de plus de 40 % des sinisres. Bon nombre d incendies d origine élecrique on pour origine un échauffemen imporan e poncuel ou un arc élecrique provoqué par un défau d isolemen. Le risque es d auan plus imporan que le couran de défau es élevé. Il es égalemen foncion du degré de risque d incendie ou d explosion propre au local (sockage de maériau inflammable, présence d hydrocarbures volails, ). A l origine de nombreux incendies d origine élecrique, on rouve la combinaison de plusieurs faceurs : c une insallaion ancienne, c la dégradaion des isolans, c une accumulaion de poussière e d humidié. Cahier Technique Schneider Elecric n 114 / p.6

9 L augmenaion progressive des courans de cheminemen à la surface des isolans pollués e en présence d humidié produi des éincelages à l origine de dépôs de carbone en surface. L évoluion de ce phénomène lié à des cycles de condensaion en surface e de séchage es rès lene. Lorsque le couran de cheminemen dépasse 300mA un phénomène d avalanche se produi, capable d enflammer les dépôs de carbone qui, à leur our, pourron provoquer l inflammaion des isolans e des appareils. Il exise un risque réel d inflammaion pour un couran de fuie de 300 ma. Le couran de fuie circule de la source vers les armaures méalliques e ne revien pas à la source par le conduceur de reour. Flamme nue 37 % Foudre 1 % Explosion 1 % Elecricié 41 % Accidens 7 % Fig. 4 : origine des incendies dans les bâimens. Cigarees 6 % Aures 7 % Couran de fuie Carbonisaion isolan poussières Peies décharges Fig. 5 : processus pouvan conduire à un incendie. 2.3 Desrucion des récepeurs Cerains récepeurs peuven êre déériorés ou déruis par la circulaion d un couran élecrique de fore inensié. C es le cas par exemple des moeurs lors d un foncionnemen prolongé au delà de la charge nominale, ou des câbles, en cas de raccordemen d un nombre excessif d équipemens. La surinensié va provoquer la surchauffe des conduceurs e peu conduire à la perforaion des isolans e à la circulaion d un couran de défau. Celui-ci peu se mainenir à une valeur faible, difficilemen déecable, ou dégénérer rapidemen en cour-circui e provoquer une dégradaion imporane. Cahier Technique Schneider Elecric n 114 / p.7

10 3 Les proecions conre les risques liés aux courans élecriques 3.1 Les règles d insallaion La norme inernaionale de référence es la CEI : «Insallaions élecriques des bâimens», e en pariculier la parie 4-41 : Proecion pour assurer la sécurié Proecion conre les chocs élecriques. Elle éabli les règles d insallaion pour que les paries acives dangereuses ne soien pas accessibles, e que les paries conducrices accessibles ne présenen pas de danger en condiions normales e en cas de défau. Cee norme inernaionale a éé adopée par de rès nombreux pays, en l éa ou avec des adapaions locales. En France, par exemple, les insallaions doiven êre conformes à la F C : «Insallaions élecriques à basse ension». Règles générales Les insallaions doiven êre conçues de manière à fournir une proecion principale en foncionnemen normal (proecion conre les conacs direcs) e une proecion en cas de défau (proecion conre les conacs indirecs). c La proecion principale es assurée par l isolaion des paries acives, la présence de barrières, ou d enveloppes. La proecion en cas de défau es assurée par une ou plusieurs des mesures suivanes : v une coupure auomaique de l alimenaion, v une isolaion double ou renforcée, v une séparaion élecrique (uilisaion d un ransformaeur d isolemen), v l uilisaion d une rès basse ension. La coupure auomaique de l alimenaion es le plus souven uilisée. Ceraines exigences y son associées : v mise à la erre des masses méalliques e liaison équipoenielle de proecion, v spécificaion d un emps de coupure maximum en cas de défau (par exemple : 0,4 s en 230 V) Un disposiif de proecion doi séparer auomaiquemen un circui ou un maériel de son alimenaion de elle façon que, à la suie d un défau enre une parie acive e une masse dans le circui ou le maériel, une ension de conac supérieure à la ension limie convenionnelle ne puisse pas se mainenir pendan un emps suffisan pour créer un danger pour une personne en conac avec des paries conducrices simulanémen accessibles. c Une proecion complémenaire doi êre mise en œuvre pour parer à oue défaillance des mesures de proecion conre les conacs direcs. En pariculier, la norme CEI impose en couran alernaif qu un disposiif de proecion conre les conacs direcs soi mis en œuvre pour les circuis de prises de couran pour un usage général jusqu à 20 A, e pour les appareils poraifs de couran jusqu à 32 A desinés à êre uilisés à l exérieur. Le seuil de foncionnemen de ce disposiif doi êre de 30 ma. Schémas de Liaison à la Terre La norme CEI défini noammen rois principaux schémas de raccordemen du réseau élecrique à la erre : les schémas des liaisons à la erre ou SLT, encore parfois appelés «régimes de neure» (cf. figure 6 ci-conre), diversemen uilisés selon les pays. (cf. Cahiers Techniques n 172 e 173). Ils diffèren par la mise à la erre ou non du poin neure de la source de ension e le mode de raccordemen des masses. Le choix du régime de neure dépend des caracérisiques de l insallaion e des condiions e impéraifs d exploiaion (environnemen, disposiifs de surveillance, coninuié de service). c Schéma TT Dans ce ype de schéma, di de «neure à la erre» : v le neure de la source es relié à une prise de erre disince de celle des masses, v oues les masses doiven êre reliées à un même sysème de mise à la erre dédié à l insallaion. c Schéma T Le principe de ce schéma di de «mise au neure» es de ransformer ou défau d isolemen en cour-circui monophasé phase neure. Dans ce ype de schéma : v le poin neure BT de chaque source es relié direcemen à la erre, v oues les masses de l insallaion son reliées à la erre e donc au neure par le conduceur de proecion (avec conduceur de neure disinc, T-S) ou (conduceur de neure commun, T-C). Cahier Technique Schneider Elecric n 114 / p.8

11 c Schéma IT Dans ce ype de schéma di «à neure isolé», le neure du ransformaeur es : v soi isolé de la erre (neure isolé), v soi relié à la erre par une impédance élevée (neure impédan), oues les masses de l insallaion son reliées à la erre. eure à la erre (TT) Mise au neure (T-C) R B R A R B eure isolé (IT) Mise au neure (T-S) CPI R B R B CPI : Conrôleur Permanen d'isolemen. Fig. 6 : les rois principaux schémas des liaisons à la erre ou SLT son les schémas TT, T e IT, définis par la CEI Le T peu êre soi T-C (neure e confondus) soi T-S (neure e disincs). 3.2 Déecion d un défau d isolemen Un défau d isolemen peu êre la conséquence de la déérioraion du maériau isolan : c enre deux conduceurs acifs, c enre un conduceur e la masse ou le conduceur de proecion, c d un seul conduceur acif, rendan le conduceur accessible au oucher. Un défau d isolemen enre les conduceurs acifs devien un cour-circui. Dans les aures cas, le défau (de mode commun) occasionne un couran qui s écoule à la erre. Ce couran qui ne se reboucle pas par les conduceurs acifs es appelé couran de «défau à la erre». Il es la somme algébrique des courans circulan à ou insan dans les conduceurs acifs, d où l appellaion : «couran différeniel résiduel». Remarque : si les courans son sinusoïdaux, on peu uiliser la représenaion vecorielle de Fresnel e parler de «somme vecorielle» des courans. Cee représenaion n es pas perinene en présence de courans harmoniques, e l appellaion «somme algébrique» es donc plus générale. Ce couran peu provenir d un défau d isolemen enre un conduceur acif e la carcasse d un appareil (présenan alors un risque de conac indirec) ou de la défaillance des mesures d isolemen des paries acives (présenan alors un risque de conac direc). Ces siuaions son illusrées par la figure 7 page suivane. Cahier Technique Schneider Elecric n 114 / p.9

12 La valeur du couran de défau d isolemen enre phase e erre (en mode commun) dépend de la naure du défau e aussi du schéma de liaison à la erre. Ce couran peu créer une ension de conac dangereuse, qui nécessie la déconnexion du circui en défau. Voir en annexe 1 un résumé des calculs de couran de défau e de ension de conac en foncion des SLT. Dans le cas d un schéma T, le couran de défau s apparene à un cour-circui. Sa valeur es donc élevée, e la déconnexion du circui peu êre effecuée grâce à un disposiif de proecion conre les surinensiés. Par conre, en TT, sa valeur es rop faible pour qu il soi déecé e éliminé par les proecions de surinensiés convenionnelles (proecion hermique ou magnéique d un disjonceur, fusible). De même, dans ous les cas de conac direc, le couran de défau es de faible valeur e ne peu pas êre déecé e éliminé par les proecions de surinensiés convenionnelles. C es égalemen le cas d un couran de fuie présenan un risque d incendie. Dans ces condiions, le couran de défau doi donc êre déecé e éliminé par un appareil spécifique : le Disposiif Différeniel Résiduel (DDR), qui fai l obje du chapire suivan. a) Conac indirec b) Conac direc Id Id Ud R B R A R B R A Fig. 7 : couran de défau = «couran différeniel résiduel». Cahier Technique Schneider Elecric n 114 / p.10

13 4 Les Disposiifs Différeniels Résiduels (DDR) 4.1 Principe Le principe du DDR es illusré sur la figure 8. La déecion de la somme algébrique des courans dans les conduceurs acifs (phases e neure) es effecuée par un capeur consiué d un ore qui enoure ous les conduceurs acifs. Un bobinage es réalisé auour du ore de manière à déecer les variaions de flux induies par le couran différeniel résiduel. En l absence de défau d isolemen, la somme algébrique des courans dans les conduceurs acifs es nulle e le ore n es soumis à aucun flux. En cas de défau d isolemen, cee somme n es plus nulle e le couran de défau indui dans le ore un flux qui génère un couran dans sa bobine. Ce couran es redressé, filré e amplifié. Si le signal obenu es supérieur à un cerain seuil, une emporisaion es lancée (elle peu êre nulle pour une réacion insananée). Si le défau es oujours présen à la fin de la emporisaion, l ouverure d un disposiif de commande es déclenchée. L uilisaion de DDR es oalemen inadapée en T-C car le conduceur neure n es pas séparé du conduceur de proecion, ce qui ne perme pas de discriminer le couran différeniel du couran dans le neure. Fig. 8 : principe du DDR. Σ I 0 Acionneur Temporisaion Seuil Mise en forme 4.2 Applicaions Proecion complémenaire conre les conacs direcs Un DDR a la possibilié de déecer de faibles courans de fuie, suscepibles de raverser le corps d une personne. Il perme donc d assurer une proecion complémenaire en cas de défaillance des moyens normaux de proecion (par exemple : isolan vieilli ou blessé, imprudence, ). Cee proecion es aussi parfois appelée proecion ulime car elle perme d inerrompre le couran alors que les aures disposiions son défaillanes. L uilisaion d un DDR 30 ma sur ous les circuis de prise de couran jusqu à 20 A, es désormais obligaoire, selon la CEI (Insallaions élecriques à basse ension - Parie 4-41 : Proecion pour assurer la sécurié - Proecion conre les chocs élecriques). Il fau garder en mémoire qu un DDR ne limie pas le couran insanané qui raverse le corps mais limie le emps pendan lequel le corps es raversé par le couran. A noer égalemen qu en cas de conac direc avec un conduceur de phase en 230 V, le couran qui circulerai s éablirai au voisinage de 150 ma. Un DDR de sensibilié 10 ou 30 ma laisse passer le même couran. Ces deux sensibiliés apporen une proecion équivalene. Le seuil de 30 ma perme de bénéficier d un bon compromis économique enre sécurié e coninuié de service : il es possible d alimener en aval d un DDR plusieurs charges ou circuis an que le couran de fuie ne fai pas déclencher le DDR. Pour un même couran de fuie, abaisser le seuil nécessie d augmener le nombre d appareils de proecion. Proecion conre les conacs indirecs L uilisaion d un DDR es la seule soluion pour assurer la proecion conre les conacs indirecs en TT, car le couran de défau dangereux es rop faible pour êre déecé par les disposiifs de proecions de surinensié. C es égalemen une soluion de simplicié en T-S ou IT. Par exemple, lorsque le câble d alimenaion es de grande longueur, la faible valeur du couran de défau rend difficile le réglage des proecions de surinensié. A foriori, lorsque le câble es de longueur inconnue, le calcul du couran de défau es impossible e l uilisaion d un DDR es la seule soluion envisageable. Dans ces condiions, le seuil de déclenchemen du DDR sera ajusé à un seuil pouvan aeindre Cahier Technique Schneider Elecric n 114 / p.11

14 quelques ampères ou dizaines d ampères par exemple. Proecion conre les risques d incendie La norme CEI (Insallaions élecriques des bâimens Parie 4-42 : Proecion pour assurer la sécurié Proecion conre les effes hermiques) reconnaî égalemen l efficacié des DDR pour assurer la proecion conre les risques d incendie, en imposan l uilisaion de els disposiifs avec un seuil de déclenchemen au plus égal à 500 ma. Ce seuil devrai dans un avenir proche êre ramené à 300 ma, comme déjà préconisé par ceraines normes naionales elle la F C en France. 4.3 Caracérisiques principales Les DDR doiven êre choisis en foncion du ype de charge alimenée. Cee recommandaion concerne en pariculier les disposiifs à semiconduceurs, pour lesquels les courans de défaus ne son pas oujours sinusoïdaux. Des exemples de converisseurs à semiconduceurs son fournis en annexe 3, avec les formes d onde des courans de défau e le ype de DDR qui doi leur êre associé. Types AC, A, B La norme CEI (Règles générales pour les disposiifs de proecion à couran différeniel résiduel) défini 3 ypes de DDR, suivan les caracérisiques des courans de défau. c Type AC Disposiifs différeniels pour lesquels le déclenchemen es assuré pour des courans différeniels alernaifs sinusoïdaux. c Type A Disposiif différeniel pour lequel le foncionnemen es assuré : v pour des courans différeniels alernaifs sinusoïdaux, v pour des courans différeniels coninus pulsés, v pour des courans différeniels coninus pulsés avec une composane coninue de 0,006 A avec ou sans conrôle de l angle de phase, indépendammen de la polarié. c Type B Disposiif pour lequel le foncionnemen es assuré : v comme dans le cas du ype A, v pour des courans différeniels sinusoïdaux jusqu à 1000 Hz, v pour des courans différeniels sinusoïdaux superposés à un couran coninu pur, v pour des courans coninus pulsés superposés à un couran coninu pur, v pour des courans différeniels qui peuven provenir de circuis redresseurs c es-à-dire : - redresseur riphasé simple alernance ou pon redresseur riphasé double alernance, - pon redresseur double alernance enre phases, avec ou sans conrôle de l angle de phase, indépendammen de la polarié. Cerains disposiifs élecroniques peuven générer des courans de défau don la forme n es pas décrie par les définiions précédenes. Des exemples son fournis à l annexe 2. Des ravaux on éé iniiés à la CEI afin de couvrir égalemen ces cas pariculiers. Sensibilié La sensibilié d un DDR s exprime par son «couran différeniel de foncionnemen assigné», noé I n. Des valeurs préférenielles on éé définies par la CEI, ce qui perme de réparir les DDR en 3 groupes suivan leur valeur de I n : c haue sensibilié (HS) : ma, c moyenne sensibilié (MS) : 0,1 0,3 0,5 1 A, c basse sensibilié (BS) : A. Les DDR à usage domesique ou analogue son uniquemen à haue ou moyenne sensibilié. Il es éviden que la Haue Sensibilié (HS) es uilisée le plus souven en proecion conre les conacs direcs e que la MS e en pariculier les valeurs 300 e 500 ma son indispensables pour la proecion incendie. Les aures sensibiliés (MS e BS) permeen de répondre à d aures besoins els que la proecion conre les conacs indirecs (obligaoire en schéma TT), ou la proecion des machines. Temps de déclenchemen Comme indiqué au chapire 1, les effes des courans élecriques son foncions de leur ampliude e de leur durée. Les emps de réacion des DDR on donc éé précisés dans les normes dies «de produis» : c CEI : «Inerrupeurs auomaiques à couran différeniel résiduel pour usages domesiques e analogues sans disposiif de proecion conre les surinensiés incorporé (ID)», Cahier Technique Schneider Elecric n 114 / p.12

15 c CEI «Inerrupeurs auomaiques à couran différeniel résiduel avec proecion conre les surinensiés incorporée pour insallaions domesiques e analogues (DD)», c CEI , annexe B : «Appareillage à basse ension Disjonceurs à proecion incorporée par couran différeniel résiduel», c CEI , annexe M : «Appareillage à basse ension Disposiifs modulaires à couran différeniel résiduel MRCD (non inégrés à un disposiif de coupure de couran)». Les valeurs normalisées des emps de foncionnemen son indiquées dans le ableau de la figure 9 e sur les courbes de la figure 10, pour des appareils de ype G e S : c G (général) pour les DDR insananés, c pour les DDR dis «sélecifs» avec un niveau de emporisaion le plus faible (par exemple employé en France pour les disjonceurs de branchemen). 1 0,3 0,15 0,1 0,04 (s) 0,01 0, Fig. 10 : courbes de emps de foncionnemen maximal pour disjonceur ou inerrupeur différeniel «S» e pour usage général insanané «G». S G Type In I n Valeurs normalisées du emps de foncionnemen (en s) e du emps de non réponse (en s) pour un couran résiduel (I ) égal à : 5 A, 10 A A A I n 2 I n 5 I n 20 A, 50 A 100 A, 200 A 500 A Général impore impore 0,3 0,15 0,04 0,04 Temps de quelle quelle foncionnemen valeur valeur maximal S u 25 > 0,030 0,5 0,2 0,15 0,15 Temps de foncionnemen maximal 0,13 0,06 0,05 0,04 Temps de nonréponse minimal Fig. 9 : valeurs normalisées du emps de foncionnemen maximal e du emps de non foncionnemen selon la CEI Technologie Classificaion des DDR selon leur mode d alimenaion : «A propre couran», ou : «foncionnellemen indépendan de la ension d alimenaion». C es un appareil don l énergie de déclenchemen es fournie par le couran de défau. Ce mode d alimenaion rès sûr es préconisé en seceur résideniel ou pour des applicaions similaires lorsque l uilisaeur du circui n es pas averi ou conscien des dangers de l élecricié. De nombreux pays, e noammen en Europe, reconnaissen l efficacié de ces disposiifs pour les insallaions résidenielles e analogues (normes E e 61009). «A source auxiliaire» ou : «foncionnellemen dépendan de la ension d alimenaion». C es un appareil don l énergie de déclenchemen nécessie un appor d énergie indépendan du couran de défau. La source es généralemen le circui conrôlé. Ainsi, lorsque ce circui es sous ension le DDR es alimené. Cahier Technique Schneider Elecric n 114 / p.13

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