Protection d'une installation domestique : sélectivité et sécurité
Une installation domestique monophasée 230 V / 50 Hz comporte un tableau divisionnaire avec un interrupteur différentiel 30 mA en tête, puis plusieurs disjoncteurs divisionnaires : un 16 A pour les prises de la cuisine, un 10 A pour l'éclairage, un 20 A pour un chauffe-eau, et un 32 A pour une plaque de cuisson. Le propriétaire ajoute un radiateur électrique de 2000 W sur une prise de la cuisine déjà utilisée par un four de 3000 W et un réfrigérateur de 200 W. Il constate que le disjoncteur 16 A déclenche parfois, et que l'interrupteur différentiel 30 mA déclenche également de temps en temps. Le câblage de la prise de cuisine est en 2,5 mm² et mesure 15 m depuis le tableau.
1. Calculer le courant total absorbé par les appareils branchés sur la prise de cuisine et vérifier si le disjoncteur 16 A est adapté. Prendre en compte le facteur de simultanéité de 1 (tous les appareils fonctionnent en même temps) et une tension de 230 V. Conclure sur la cause du déclenchement du disjoncteur.
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Puissance totale = 3000 W (four) + 200 W (réfrigérateur) + 2000 W (radiateur) = 5200 W. Courant absorbé : ( I = P/U = 5200/230 \approx 22,6 , \text{A} ). Le disjoncteur de 16 A est donc largement sous-dimensionné pour cette charge. Il déclenche par surcharge. De plus, le câble en 2,5 mm² a un courant admissible d'environ 20 à 25 A selon le mode de pose ; il est protégé par un disjoncteur 16 A, mais le courant de 22,6 A dépasse à la fois le calibre du disjoncteur et peut-être la capacité du câble. Il faut soit répartir les appareils sur plusieurs circuits, soit augmenter le calibre du disjoncteur (par exemple 20 A ou 32 A) et vérifier la section du câble. Cependant, augmenter le calibre sans vérifier la section est dangereux. La cause du déclenchement est la surcharge due à l'ajout du radiateur.
2. Expliquer pourquoi l'interrupteur différentiel 30 mA peut déclencher de temps en temps, alors qu'aucun défaut franc n'est présent. Proposer une vérification et une solution.
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L'interrupteur différentiel 30 mA déclenche lorsque la somme des courants de fuite à la terre dépasse 30 mA. Plusieurs appareils peuvent présenter des courants de fuite capacitifs ou résistifs (filtres antiparasites, alimentations à découpage, résistances de chauffage avec un peu d'humidité). La somme de ces fuites peut atteindre le seuil de déclenchement, surtout si plusieurs appareils sont branchés. De plus, un défaut d'isolement naissant (par exemple dans le four ou le radiateur) peut créer une fuite intermittente. Vérification : débrancher tous les appareils et mesurer le courant de fuite avec un testeur d'isolement ou une pince différentielle. Rebrancher un par un pour identifier l'appareil fautif. Vérifier aussi l'état du câblage et des prises (humidité, oxydation). Solution : si la somme des fuites est trop élevée, répartir les appareils sur plusieurs circuits différentiels ou installer un interrupteur différentiel de 30 mA par groupe de circuits. Si un appareil est défectueux, le réparer ou le remplacer. Il ne faut jamais augmenter le seuil de déclenchement au-delà de 30 mA pour les circuits de prises, car cela réduirait la protection des personnes.