Chapitre 08 · Sujet 2 sur 4
L'appareillage modulaire et de puissance
Reconnaître et choisir les appareils d'un tableau tertiaire : protection, coupure, commande, selon leur calibre, leur courbe et leur pouvoir de coupure.
Niveau 1
L'essentiel
- On distingue trois familles : les appareils de protection (disjoncteurs, fusibles, différentiels), de coupure (interrupteurs, sectionneurs) et de commande (contacteurs, télérupteurs, relais).
- Un disjoncteur modulaire se choisit par son calibre (In), sa courbe (B, C ou D) et son pouvoir de coupure (en kA).
- Un interrupteur coupe un courant de charge mais ne protège pas contre les surintensités.
- Au-delà de quelques dizaines d'ampères, on passe à l'appareillage de puissance : disjoncteurs en boîtier moulé, fusibles à couteaux, interrupteurs-sectionneurs.
- Le différentiel protège les personnes ; le disjoncteur protège les câbles.
Comprendre
Protéger
Le disjoncteur magnétothermique possède deux déclencheurs. Le thermique réagit aux surcharges (un courant un peu trop fort pendant longtemps). Le magnétique réagit instantanément aux courts-circuits. La courbe indique à partir de combien de fois le calibre le magnétique déclenche : courbe B entre 3 et 5 × In, courbe C entre 5 et 10 × In, courbe D entre 10 et 20 × In. En tertiaire, la courbe C est la plus courante ; la courbe D sert aux appareils à fort courant d'appel (transformateurs, certains moteurs).
Le fusible fait la même chose avec un élément qui fond. Il est simple et coupe de très forts courants, mais il faut le remplacer après un défaut.
Le différentiel compare le courant qui part et celui qui revient. S'il manque du courant, c'est qu'il fuit, peut-être à travers une personne : il coupe. Voir Les protections différentielles.
Couper et sectionner
Un interrupteur coupe un circuit en charge. Un sectionneur isole un circuit pour travailler en sécurité, en garantissant une distance d'ouverture suffisante. L'interrupteur-sectionneur fait les deux : c'est l'appareil de tête typique d'un tableau divisionnaire. Le RGIE interdit d'utiliser un dispositif à semi-conducteurs (relais statique, variateur) pour sectionner.
Commander
Le contacteur est un interrupteur commandé par une bobine : il permet de commander à distance une charge importante (éclairage d'un hall, moteur). Le télérupteur change d'état à chaque impulsion : il commande un éclairage depuis plusieurs boutons-poussoirs.
Le pouvoir de coupure
C'est le plus grand courant de court-circuit qu'un appareil peut couper sans être détruit. Le RGIE exige qu'il soit au moins égal au courant de court-circuit possible à l'endroit où l'appareil est installé. Près du TGBT, ce courant peut être très élevé.
Sur le terrain
Dans le tableau d'étage d'une école à Namur, la rangée « éclairage classes » comporte un disjoncteur C10 par classe, suivi d'un contacteur commandé par l'horloge et les détecteurs. Les prises des classes sont protégées par des disjoncteurs C16 placés derrière un différentiel. En tête, un interrupteur-sectionneur 4 pôles 63 A permet de couper tout le tableau. L'électricien vérifie sur chaque disjoncteur la valeur imprimée dans un rectangle (par exemple 6000) : c'est le pouvoir de coupure en ampères.
Erreurs fréquentes
- Confondre interrupteur et disjoncteur : un interrupteur-sectionneur en tête ne protège pas le câble.
- Remplacer un disjoncteur C par un B « parce qu'il n'y avait que ça » : le circuit peut déclencher à chaque mise sous tension.
- Ne pas regarder le pouvoir de coupure lors d'un remplacement dans un tableau proche du TGBT.
- Utiliser un télérupteur pour commuter une charge plus élevée que son calibre au lieu d'ajouter un contacteur.
Niveau supérieur
L'essentiel
- Le choix d'un appareil de protection repose sur trois critères : courant assigné (Ib ≤ In ≤ Iz), seuil magnétique compatible avec l'Icc minimal en bout de ligne, pouvoir de coupure ≥ Icc maximal au point d'installation.
- Les disjoncteurs en boîtier moulé à déclencheur électronique offrent des réglages (Ir, Isd, Ii, temporisation) utiles pour la sélectivité.
- Les catégories d'emploi (AC-1, AC-3…) caractérisent l'aptitude d'un contacteur selon le type de charge.
- La filiation permet, dans les limites certifiées par le fabricant, d'utiliser en aval un appareil de pouvoir de coupure inférieur à l'Icc présumé.
Approfondir
Vérification du déclenchement magnétique
Le court-circuit le plus faible se produit en bout de ligne. Pour qu'il soit éliminé instantanément, il faut que Icc min dépasse le seuil haut de la courbe : 5 × In en courbe B, 10 × In en C, 20 × In en D. En approche simplifiée, pour un défaut phase-neutre :
- R boucle = 2 × ρ × L / S (aller et retour, ρ « en service » = 0,0225 Ω·mm²/m pour le cuivre) ;
- Icc min ≈ U0 / (Zamont + R boucle), avec U0 = 230 V.
Négliger Zamont donne une valeur trop optimiste : si la marge est faible, il faut intégrer l'impédance amont (voir Le courant de court-circuit).
Pouvoir de coupure
Pour les disjoncteurs modulaires, la valeur dans le rectangle (Icn, norme EN 60898) est le pouvoir de coupure assigné, et l'on rencontre aussi Icu et Ics (norme EN 60947-2) sur les disjoncteurs industriels : Icu est le pouvoir de coupure ultime, Ics le pouvoir de coupure de service (exprimé en pourcentage de Icu), après lequel l'appareil reste apte au service. Au TGBT d'un bâtiment alimenté par son propre transformateur, l'Icc peut atteindre plusieurs dizaines de kA.
Ce que dit le RGIE
- Le pouvoir de coupure d'un dispositif de protection contre les courts-circuits est au moins égal au courant de court-circuit présumé au point d'installation (RGIE, Livre 1, 4.4.2.1).
- Un appareil de pouvoir de coupure inférieur est admis si un dispositif amont possède le pouvoir de coupure nécessaire et limite l'énergie à ce que supportent l'appareil aval et les canalisations ; entre disjoncteurs, on parle de filiation (RGIE, Livre 1, 4.4.1.3). En non domestique, son usage est indiqué sur le tableau (RGIE, Livre 1, 3.1.3.3).
- Les minima chiffrés du RGIE (3000 A, 6000 A) concernent les installations domestiques (RGIE, Livre 1, 5.3.5.5 e). En tertiaire, c'est l'Icc calculé qui fixe le pouvoir de coupure.
- Sectionnement : sectionneurs, interrupteurs-sectionneurs conformes à leur norme, disjoncteurs et différentiels si leur norme leur reconnaît la fonction de sectionnement, fusibles, barrettes ; jamais un dispositif à semi-conducteurs (RGIE, Livre 1, 5.3.3.1 a.3). Une coupure pour entretien mécanique est à commande manuelle, avec coupure visible ou position « ouvert » clairement et sûrement indiquée, seulement quand tous les pôles sont ouverts (RGIE, Livre 1, 5.3.3.1 b).
Réglages d'un disjoncteur électronique
| Réglage | Rôle | Effet |
|---|---|---|
| Ir | long retard (surcharge) | réglé juste au-dessus de Ib, en respectant Ir ≤ Iz |
| Isd + tsd | court retard | sélectivité chronométrique avec l'aval |
| Ii | instantané | coupure immédiate des forts Icc |
| Ig | protection terre (selon modèle) | défauts d'isolement à courant élevé |
Les réglages sont détaillés dans Régler les protections.
Contacteurs et catégories d'emploi
Un contacteur AC-1 est donné pour des charges peu inductives (résistances, chauffage). AC-3 vise le démarrage et la coupure de moteurs à cage en marche. Pour l'éclairage LED, le fort courant d'appel des drivers impose de consulter les tableaux du fabricant (nombre de luminaires par contacteur) plutôt que de se baser sur le seul calibre AC-1.
Fusibles
Les fusibles gG protègent les canalisations (surcharges et courts-circuits). Les fusibles aM ne protègent que contre les courts-circuits et s'associent à un relais thermique pour les moteurs (voir Protéger un moteur). Leur très grand pouvoir de coupure et leur effet limiteur en font des appareils intéressants en tête d'installation.
Exemple chiffré
Circuit de prises en 2,5 mm² cuivre, longueur 40 m, protégé par un disjoncteur C16, Icc présumé au tableau : 4,5 kA.
- Courant assigné : Iz du câble dans ses conditions de pose supposé ≥ 16 A, Ib = 12 A : 12 ≤ 16 ≤ Iz, la condition est remplie.
- Seuil magnétique : en courbe C, déclenchement garanti à 10 × 16 = 160 A.
- Icc min (approche simplifiée, Zamont négligée) : R boucle = 2 × 0,0225 × 40 / 2,5 = 0,72 Ω ; Icc min ≈ 230 / 0,72 ≈ 319 A. 319 A > 160 A : le déclenchement magnétique est assuré, avec une marge confortable même si l'impédance amont réduit un peu ce courant.
- Pouvoir de coupure : un disjoncteur de 6 kA convient (6 kA ≥ 4,5 kA). Si l'Icc présumé était de 8 kA, il faudrait 10 kA, ou une filiation certifiée avec l'appareil amont.
Avec une courbe D, le seuil serait 20 × 16 = 320 A : 319 A ne suffirait plus. C'est pourquoi on ne choisit une courbe D que lorsqu'elle est justifiée.
Erreurs fréquentes
- Vérifier In ≤ Iz mais oublier la condition Icc min > seuil magnétique sur les longs circuits.
- Prendre la valeur Icu d'un disjoncteur pour Ics, ou l'inverse, lors d'une étude de sélectivité.
- Régler Ir au maximum « pour ne pas avoir de déclenchements », sans respecter Ir ≤ Iz.
- Utiliser un contacteur AC-1 pour commuter un moteur.
- Se fier à la filiation sans les tableaux du fabricant pour le couple exact d'appareils.