Le principe de fonctionnement du RCD

L'abréviation RCD a été créée à partir de l'expression "dispositif à courant résiduel", qui définit le but de l'appareil, qui consiste à retirer la tension du circuit qui lui est connecté en cas de défaillances accidentelles d'isolement et de formation de courants de fuite à travers eux.

Principe de fonctionnement

Le fonctionnement du RCD utilise le principe de la comparaison des courants entrant dans la partie contrôlée du circuit et des courants qui en sortent sur la base d'un transformateur différentiel qui convertit les valeurs primaires de chaque vecteur en valeurs secondaires strictement proportionnelles en angle et en direction pour le rassemblement géométrique.

La méthode de comparaison peut être représentée par un simple bilan ou bilan.

Lorsque l'équilibre est maintenu, tout fonctionne normalement et lorsqu'il est perturbé, l'état de qualité de l'ensemble du système change.

Dans un circuit monophasé, le vecteur courant de phase s'approchant de l'élément de mesure et le zéro qui en sort sont comparés. Pendant le fonctionnement normal avec une isolation intégrale fiable, ils sont égaux et s'équilibrent.Lorsqu'un défaut survient dans le circuit et qu'un courant de fuite apparaît, alors l'équilibre entre les vecteurs considérés est perturbé par sa valeur, qui est mesurée par l'un des enroulements du transformateur et transmise au bloc logique.

La comparaison des courants dans un circuit triphasé s'effectue selon le même principe, seuls les courants des trois phases traversent un transformateur différentiel et un déséquilibre est créé en fonction de leur comparaison. En fonctionnement normal, les courants des trois phases sont équilibrés en sommation géométrique, et en cas de défauts d'isolement dans chaque phase, un courant de fuite se produit dans celle-ci. Sa valeur est déterminée en additionnant les vecteurs dans le transformateur.

Schéma de structure

Le fonctionnement simplifié d'un disjoncteur différentiel peut être représenté par des blocs dans un schéma fonctionnel.

Le déséquilibre des courants issus de l'appareil de mesure est dirigé vers la partie logique, qui fonctionne sur le principe du relais :

1. électromécanique ;

2. ou électronique.

Il est important de comprendre la différence entre les deux. Les systèmes électroniques sont en plein essor et deviennent de plus en plus populaires pour de nombreuses raisons. Ils ont une large fonctionnalité, de grandes capacités, mais nécessitent une alimentation électrique pour faire fonctionner l'élément logique et exécutif, qui est fourni par un bloc spécial qui est connecté au circuit principal. Si l'électricité est coupée pour diverses raisons, un tel différentiel ne fonctionnera généralement pas. L'exception concerne les rares modèles électroniques équipés de cette fonction.

Les relais électromécaniques utilisent l'énergie mécanique d'un ressort chargé, qui ressemble fondamentalement à une souricière ordinaire. Pour que le relais fonctionne, un effort mécanique minimum suffit sur l'actionneur actionné.

Lorsque la souris touche l'appât du piège à souris préparé, le courant de fuite, qui s'est produit dans le cas d'un déséquilibre dans le transformateur différentiel, provoque l'actionnement du variateur et coupe la tension du circuit. Pour cela, le relais dispose de contacts de puissance intégrés dans chaque phase et d'un contact de préparation du testeur.

Chaque type de relais présente certains avantages et inconvénients. Les conceptions électromécaniques fonctionnent de manière fiable depuis de nombreuses décennies et ont fait leurs preuves. Ils ne nécessitent pas d'alimentation externe et les modèles électroniques en dépendent entièrement.

Il est maintenant généralement admis que la mesure de protection la plus efficace contre les chocs électriques dans les installations électriques jusqu'à 1000 V est un dispositif à courant résiduel (RCD) pour le courant de fuite.

Sans s'opposer à l'importance de cette mesure de protection, la plupart des experts se disputent depuis de nombreuses années sur les valeurs des principaux paramètres du RCD - courant d'installation, temps de réponse et fiabilité.Ceci s'explique par le fait que les paramètres du RCD sont étroitement liés à son prix et à ses conditions de travail.

En effet, plus le courant de réglage est faible et plus le temps de réponse est court, plus la fiabilité du DDR est élevée, plus son prix est élevé.

De plus, plus le courant de réglage est faible et plus le temps de fonctionnement du différentiel est court, plus les exigences d'isolation de la zone protégée sont strictes, car même une légère détérioration des conditions de fonctionnement peut entraîner des interruptions fréquentes, et dans certains cas et longues, faux arrêts de l'installation électrique, ce qui rend impossible le travail normal.

D'autre part, plus le courant de réglage du RCD est élevé et plus le temps de réponse est long, plus ses propriétés de protection sont mauvaises.

Conception différentielle

La disposition d'un RCD monophasé est illustrée sur la photo ci-dessous.

Dans celui-ci, la tension est appliquée aux bornes d'entrée et un circuit commandé est connecté aux bornes de sortie.

Le dispositif de courant résiduel triphasé est fabriqué de la même manière, mais les courants de toutes les phases y sont observés.

La figure illustrée montre un RCD à quatre fils, bien qu'une conception à trois fils soit disponible dans le commerce.

Comment vérifier le RCD

La vérification fonctionnelle est intégrée à chaque modèle de conception. Pour cela, on utilise le bloc «Testeur», qui est un bouton à ressort à contact ouvert pour l'auto-ajustement et une résistance de limitation de courant R. Sa valeur est choisie pour créer un courant minimum suffisant qui simule artificiellement une fuite.

Lors de l'appui sur le bouton «Test», le différentiel associé à l'opération doit être éteint. Si cela ne se produit pas, il doit être rejeté, vérifié pour les dommages et réparé ou remplacé par un bon état de fonctionnement. Tester le dispositif de courant résiduel (RCD) sur une base mensuelle augmente la fiabilité de son fonctionnement.

Soit dit en passant, l'état de fonctionnement des structures électromécaniques et électroniques individuelles est facile à vérifier dans un magasin avant l'achat. Pour cela, il suffit, lorsque le relais est allumé, de fournir brièvement un courant dans le circuit phase ou neutre à partir de la batterie avec n'importe quelle polarité de la connexion selon les options 1 et 2.

Un RCD fonctionnel avec un relais électromécanique fonctionnera et dans la grande majorité des cas, les produits électroniques ne peuvent pas être vérifiés. Ils ont besoin de puissance pour que la logique fonctionne.

Comment connecter un RCD à une charge

Les disjoncteurs différentiels sont destinés à être utilisés dans les circuits d'alimentation utilisant le système TN-S ou TN-C-S avec la connexion du bus PE neutre de protection dans le câblage, auquel les boîtiers de tous les appareils électriques sont connectés.

Dans cette situation, si l'isolation est rompue, le potentiel apparaissant sur le corps passe immédiatement par le conducteur PE à la terre et le comparateur calcule le défaut.

En mode d'alimentation normal, le RCD ne déconnecte pas la charge, de sorte que tous les appareils électriques fonctionnent de manière optimale. Le courant de chaque phase induit son propre flux magnétique F dans le circuit magnétique du transformateur.Comme ils sont égaux en amplitude mais opposés en sens, ils s'annulent. Il n'y a pas de flux magnétique commun et ne peut pas induire de FEM dans la bobine de relais.

En cas de fuite, le potentiel dangereux passe à la terre via le bus PE. Dans la bobine du relais, une FEM est induite par le déséquilibre résultant des flux magnétiques (courants en phase et neutre).

Le disjoncteur différentiel calcule immédiatement le défaut de cette manière et en une fraction de seconde déconnecte le circuit avec des contacts de puissance.

Caractéristiques d'un RCD avec un relais électromécanique

Utiliser l'énergie mécanique du ressort chargé peut dans certains cas être plus avantageux que d'utiliser un bloc spécial pour alimenter le circuit logique. Considérez cela avec un exemple lorsque le zéro du réseau d'alimentation est interrompu et que la phase se produit.

Dans une telle situation, les relais électroniques statiques ne seront pas alimentés et ne pourront donc pas fonctionner. Dans le même temps, dans cette situation, un système triphasé présente un déséquilibre de phase et une augmentation de la tension.

Si un défaut d'isolation se produit à un endroit affaibli, le potentiel apparaîtra sur le boîtier et sortira par le conducteur PE.

Dans les disjoncteurs différentiels avec relais de protection électromécanique, ils fonctionnent normalement à partir de l'énergie du ressort chargé.

Comment fonctionne un RCD dans un circuit à deux fils

Les avantages incontestables de la protection contre les courants de fuite dans les équipements électriques fabriqués selon le système TN-S grâce à l'utilisation de différentiels ont conduit à leur popularité et au désir des propriétaires d'appartements individuels d'installer des différentiels dans un système à deux fils non équipé d'un Conducteur PE.

Dans cette situation, le boîtier de l'appareil électrique est isolé du sol, il ne communique pas avec celui-ci. En cas de défaut d'isolation, le potentiel de phase apparaît sur le boîtier au lieu de s'en écouler. Une personne qui est en contact avec la terre et touche accidentellement l'appareil est affectée par le courant de fuite de la même manière que dans une situation sans différentiel.

Cependant, dans un circuit sans disjoncteur différentiel, le courant peut traverser le corps pendant longtemps. Lorsqu'un RCD est installé, il détecte un défaut et coupe la tension pendant la configuration en quelques fractions de seconde, réduisant ainsi effet néfaste du courant et le degré de blessure électrique.

De cette façon, la protection facilite le sauvetage d'une personne lors de la mise sous tension dans des bâtiments équipés d'un schéma TN-C.

De nombreux artisans à domicile tentent d'installer eux-mêmes un RCD dans de vieilles maisons en attente de reconstruction pour passer au système TN-C-S. Dans le même temps, dans le meilleur des cas, ils réalisent une boucle de masse auto-fabriquée ou connectent simplement les boîtiers des appareils électriques au réseau d'eau, aux batteries de chauffage et aux parties en fer de la fondation.

De telles connexions peuvent créer des situations critiques lorsque des dysfonctionnements se produisent et causer de graves dommages. Le travail de création de la boucle de terre doit être effectué efficacement et contrôlé par des mesures électriques. Par conséquent, ils sont effectués par des spécialistes formés.

Types d'installation

La plupart des disjoncteurs différentiels sont fabriqués dans une conception fixe pour un montage commun sur bus Din dans le tableau de distribution. Cependant, en vente, vous pouvez trouver des structures portables connectées à une prise électrique ordinaire, et l'appareil protégé est également alimenté par elles. Ils coûtent un peu plus cher.