Qu'est-ce qu'un disjoncteur différentiel ?
Un disjoncteur différentiel (ELCB), également appelé interrupteur différentiel ou protecteur différentiel, est un dispositif de sécurité électrique. Il est principalement utilisé pour couper automatiquement l'alimentation électrique afin de protéger le corps humain contre les chocs électriques lorsqu'un défaut de fuite se produit dans l'équipement.
Certains disjoncteurs différentiels disponibles sur le marché ont uniquement une fonction de protection contre les fuites et de coupure de courant, et doivent être utilisés en association avec des éléments de protection tels que des fusibles, des relais thermiques et des relais de surintensité. Bien sûr, certains disjoncteurs différentiels ont également des fonctions de protection contre les fuites, les chocs électriques, les surcharges et les courts-circuits.
La structure de l'ELCB
Le disjoncteur différentiel est en fait une superposition d'un disjoncteur ordinaire et d'un module de protection contre les fuites. Les détails sont les suivants :
Disjoncteur
Le disjoncteur est principalement composé de contacts, d'un système d'extinction d'arc, d'un déclencheur électromagnétique, d'un mécanisme de transmission et d'une enveloppe isolante, etc. Il assure les fonctions de mise en marche, d'arrêt, de commande et de protection dans le circuit.
Module de protection contre les fuites
Le module de protection contre les fuites est principalement composé de composants de mesure, de composants de calcul et d'amplification, de composants d'exécution des opérations, de composants de test, etc.
- L'élément de mesure est principalement composé de transformateurs à séquence zéro, qui peuvent détecter les courants de fuite et envoyer des signaux.
- Le composant amplificateur opérationnel est un ensemble complet de dispositifs de circuit composé d'un pont redresseur, d'un thyristor, d'une résistance et d'un condensateur, etc., qui peut amplifier le faible courant de fuite et le conduire vers l'actionneur.
- L'actionneur est composé de relais et d'autres pièces, qui peuvent actionner l'interrupteur principal pour un déclenchement de protection après avoir reçu le signal.
- L'élément de test est un ensemble de circuits indépendants composé de boutons de test et de résistances, qui peuvent simuler habilement l'état de fuite afin de tester si le fonctionnement du protecteur est normal.
Comment fonctionne l'ELCB ?
Comme le montre la figure ci-dessous, il s'agit du schéma de principe de fonctionnement d'un disjoncteur différentiel.
Les broches de la puce du circuit sont décrites comme suit :
- la broche 1 est la broche de déclenchement du SCR
- la broche 2 est la borne d'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel à l'intérieur de la puce
- la broche 3 est la borne d'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel à l'intérieur de la puce
- la broche 4 est la broche de masse
- la broche 5 est la borne de sortie de l'amplificateur opérationnel à l'intérieur de la puce
- la broche 6 correspond à l'échantillonnage de courant
- la broche 7 est le condensateur de retard
Lorsque l'équipement fonctionne normalement, les courants du fil sous tension et du fil neutre sont égaux, et le transformateur de courant n'a pas de courant d'induction à ce moment-là. La somme des vecteurs de courant dans le transformateur est nulle (le courant est un vecteur directionnel, tel que « + » dans le sens de la sortie et « – » dans le sens du retour. décalage).
Lorsqu'une fuite se produit et que le courant est supérieur à 30 mA, le transformateur de courant génère un courant induit, ce qui rend la tension à la broche 2 de la puce supérieure à celle à la broche 3, et la broche 1 de la puce émet un niveau élevé. Le thyristor est déclenché et activé après avoir obtenu un niveau élevé, et la bobine de déclenchement est alimentée pour se déclencher. C'est le principe de fonctionnement du disjoncteur différentiel.
Types d'ELCB
Selon leur principe de fonctionnement, il existe trois principaux types de disjoncteurs différentiels :
Disjoncteur différentiel à tension (VO-ELCB)
Ce type de disjoncteur différentiel fonctionne sur la base de la différence de tension entre les conducteurs de phase et neutre. Lorsqu'un défaut survient, provoquant un courant de fuite, la différence de tension déclenche le disjoncteur différentiel qui coupe le circuit. Les disjoncteurs différentiels VO sont couramment utilisés dans les applications résidentielles et commerciales de petite envergure.
Disjoncteur différentiel à courant (CO-ELCB)
Les CO-ELCB fonctionnent en surveillant le déséquilibre de courant entre les conducteurs sous tension et neutres. Lorsqu'un défaut survient, provoquant un courant de fuite, le déséquilibre déclenche le disjoncteur ELCB qui coupe le circuit. Les CO-ELCB sont généralement utilisés dans les grandes applications commerciales et industrielles.
Disjoncteur différentiel (RCCB)
Les disjoncteurs différentiels à courant résiduel (RCCB) sont un type avancé de disjoncteurs différentiels (ELCB) capables de détecter les courants de fuite alternatifs et continus. Ils utilisent un transformateur de courant sensible pour surveiller la différence de courant entre les conducteurs sortants et entrants. Si un courant de fuite est détecté, le RCCB se déclenche et interrompt le circuit.
Selon le nombre de disjoncteurs, les disjoncteurs différentiels peuvent également être classés en plusieurs types : 1P+N, 2P, 3P, 3P+N et 4P.
1P+N Type
Ce type est composé d'un disjoncteur ordinaire simple (1P) et d'un module de protection contre les fuites, et dispose de deux jeux de bornes. La principale caractéristique de cet appareil est qu'un seul pôle dispose d'une capacité de coupure magnéto-thermique, l'autre pôle n'en disposant pas et étant toujours en état de conduction. Par conséquent, lors du câblage du disjoncteur différentiel de type 1P+N, le fil sous tension doit être connecté au pôle qui peut être coupé, seule cette méthode permettant de garantir la sécurité.
Afin d'éviter toute erreur de câblage, le fabricant a spécialement marqué les bornes. Comme le montre la figure, la borne marquée N doit être connectée au fil neutre, et la borne non marquée doit être connectée au fil sous tension.
Type 2P
Ce type de disjoncteur différentiel est le plus largement utilisé. Il s'agit d'une combinaison d'un disjoncteur double (2P) et d'un module de protection contre les fuites, et il dispose de deux jeux de bornes. Les deux pôles de cet appareil ont des capacités de déclenchement et de coupure thermomagnétiques, il n'y a donc pas de distinction stricte entre les positions de câblage du fil sous tension et du fil neutre. En général, il peut être installé selon les habitudes et l'environnement du site.
Type 3P
Ce type de disjoncteur différentiel est composé d'un disjoncteur triple (3P) et d'un module de protection contre les fuites. Il est utilisé dans un circuit triphasé équilibré. Il dispose de 3 jeux de bornes, et les trois pôles peuvent être activés et désactivés et sont dotés d'une fonction de déclenchement magnéto-thermique. Lors du câblage, suivez l'ordre des fils de phase A, B et C pour les connecter dans l'ordre.
Type 3P+N
Ce type de disjoncteur différentiel est composé d'un disjoncteur triple (3P) et d'un module de protection contre les fuites. Il est utilisé dans un circuit triphasé déséquilibré et dispose de 4 jeux de bornes. Comme pour le 1P+N, l'un des pôles est toujours activé et n'a pas de capacité de coupure thermomagnétique. Le fabricant l'a marqué N (ligne neutre). Les trois autres pôles sont connectés en séquence selon la séquence des lignes de phase A, B et C.
4P type
Ce type de disjoncteur différentiel est composé d'un disjoncteur quadruple (4P) et d'un module de protection contre les fuites. Il est utilisé dans un circuit triphasé asymétrique. Capacité de boucle. En raison du processus de fabrication, le fabricant a fixé des exigences fixes concernant la position d'accès de la ligne neutre N, comme le montre la figure. Les lignes de phase A, B et C sont connectées aux trois autres groupes de bornes dans l'ordre.
Défauts courants des disjoncteurs différentiels
01 : Les contacts ne peuvent pas être fermés en mode manuel.
Analyse des causes :
- Le dispositif de décharge de tension est hors tension ou la bobine est grillée ;
- Le ressort d'accumulation d'énergie est déformé, ce qui entraîne une diminution de la force de fermeture ;
- La force du ressort de réaction est trop importante ;
- Le mécanisme ne peut pas se réinitialiser et se déclencher ;
- Le mécanisme de transmission n'est pas flexible.
Solution :
- Vérifier le circuit, appliquer une tension ou remplacer la bobine ;
- Remplacer le ressort de stockage d'énergie ;
- Réajuster ;
- Ajustez la surface de contact de déclenchement à la valeur spécifiée ;
- Ajoutez un peu d'huile moteur au point de transmission.
02 : Les contacts ne peuvent pas être fermés sous l'action électrique.
Analyse des causes :
- La tension d'alimentation électrique ne correspond pas ;
- La puissance est insuffisante ;
- La course de la tige de l'électroaimant est insuffisante ou l'écart entre les armatures est trop important ;
- Défaillance du commutateur de positionnement du moteur ;
- Le tube redresseur ou le condensateur du contrôleur est endommagé.
Solution :
- 1. Remplacer l'alimentation électrique ;
- Augmenter la puissance de fonctionnement ;
- Réajuster ou remplacer la tige de liaison ou relever le noyau de fer ;
- Réajustez le positionnement de fonctionnement ;
- Remplacer le tube redresseur ou le condensateur.
03 : Contact monophasé impossible à fermer
Analyse de la cause :
- Une bielle du disjoncteur est cassée ;
- L'angle du mécanisme de transmission de l'élément limiteur de courant n'est pas adapté.
Solution :
- Remplacer la bielle ;
- Ajuster aux exigences des conditions techniques d'origine.
04 : Le déclencheur de dérivation ne peut pas déconnecter le disjoncteur
Analyse des causes :
- Court-circuit de la bobine ;
- Tension d'alimentation trop faible ;
- La surface de contact de déclenchement est trop grande ;
- Les vis sont desserrées.
Solution :
- Remplacer la bobine ;
- Remplacer ou augmenter la tension d'alimentation ;
- Réajuster la surface de contact de déclenchement ;
- Resserrez les vis.
05 : La perte de tension ne permet pas de déclencher le disjoncteur
Analyse des causes :
- Le ressort de réaction devient plus petit ;
- Le ressort de stockage d'énergie diminue ;
- Le mécanisme est bloqué.
Solution :
- Ajustez le ressort ;
- Ajustez le ressort de stockage d'énergie ;
- Éliminer la cause du blocage.
06 : Le disjoncteur est déconnecté lors du démarrage du moteur.
Analyse des causes :
- Le courant de déclenchement instantané du déclencheur à maximum instantané est trop faible ;
- Protection contre les défaillances de phase ou autres actions de protection.
Solution :
- Régler le ressort de réglage instantané du déclencheur à maximum de courant et des autres protections ;
- S'il s'agit d'un déclencheur pneumatique, la soupape peut être défectueuse ou la membrane en caoutchouc peut être cassée.
07 : Le disjoncteur s'ouvre automatiquement après s'être fermé
Analyse des causes :
- La valeur de réglage du délai prolongé du déclencheur à maximum instantané est incorrecte ;
- Détérioration de l'élément chauffant ou de l'élément du circuit de retard à semi-conducteur.
Solution :
- Réajuster le déclencheur de surintensité ;
- Remplacer les composants endommagés.
08 : La perte de tension produit du bruit
Analyse des causes :
- Le ressort de réaction est trop puissant ;
- Il y a de l'huile sur la surface de travail du noyau en fer ;
- L'anneau de court-circuit est cassé.
Solution :
- Réajuster le ressort de réaction ;
- Éliminez la pollution par l'huile ;
- Remplacer l'armature ou le noyau.
09 : Surchauffe du disjoncteur
Analyse des causes :
- La pression de contact est trop faible ;
- Usure excessive ou mauvais contact au niveau de la surface de contact ;
- Les vis de connexion des deux pièces conductrices sont desserrées.
Solution :
- Ajustez la pression de contact ou remplacez le ressort ;
- Remplacer les contacts ou nettoyer la surface de contact ;
- Serrez les vis.
10 : Défaillance du commutateur auxiliaire
Analyse des causes :
- Le pont de contact mobile du commutateur auxiliaire est bloqué ou tombe ;
- La tige d'entraînement de l'interrupteur auxiliaire est cassée ou le rouleau tombe.
Solution :
- Corrigez ou réinstallez le pont de contact ;
- Remplacer la tige de transmission et le rouleau, ou remplacer l'ensemble de l'interrupteur auxiliaire.
Avantages et inconvénients de l'ELCB
Avantages :
- Sécurité renforcée
- Temps de réponse rapide
- Installation facile
- Rentabilité
Inconvénients :
- Limites en matière de sensibilité
- Risque de déclenchement intempestif
- Plage de protection limitée
- Exigences en matière d'entretien
Applications de l'ELCB
- Bâtiments résidentiels, tels que salles de bains, cuisines et chauffe-eau électriques
- Lieux de divertissement, tels que piscines, spas et installations de loisirs en plein air
- Appareils électroménagers, tels que climatiseurs, réfrigérateurs, machines à laver
- Domaines industriels, tels que les usines de fabrication, les ateliers et les chantiers de construction
