Le disjoncteur différentiel

publié le 07/01/2021 | mis à jour le 14/06/2023 | par Julien Reynaud

Principe de base d’un disjoncteur

Le disjoncteur différentiel appartient à la famille des disjoncteurs qui sont ni plus ni moins que des interrupteurs électriques à commande automatique et manuelle permettant de couper l’alimentation en électricité d’une installation, d’un groupe de circuits, d’un circuit ou d’un appareil pour les protéger d’une surcharge prolongée, d’un court-circuit ou d’un courant de fuite.

En fonction de ses caractéristiques, un disjoncteur peut protéger les appareils, les personnes ou les deux à la fois comme c’est le cas pour le disjoncteur différentiel.

Les trois grands types de disjoncteurs

L’installation de disjoncteurs à différents endroits d’une installation électrique intérieure est codifiée par la norme NF C 15-100 relative à la conception et à la réalisation des installations électriques intérieures. Chaque type de disjoncteur a un rôle et une place bien déterminée dans une installation électrique, à savoir :

• le disjoncteur général, aussi appelé disjoncteur de branchement ou disjoncteur d’abonné. Placé entre le compteur électrique et le tableau électrique, son rôle est de protéger l’ensemble de l’installation contre les surtensions et les courants de fuite importants. Son calibre, c’est-à-dire le seuil au-delà duquel il coupe automatiquement le courant pour protéger l’installation, est réglé sur la puissance apparente au compteur de l’abonné. Si cette puissance est dépassée, ou qu’une fuite de courant est détectée, le disjoncteur coupe automatiquement l’alimentation générale ;
• le disjoncteur différentiel. Placé dans le tableau électrique, en amont d’un circuit ou d’un groupe de circuits, le disjoncteur différentiel joue le même rôle que le disjoncteur général mais à un second niveau. Il permet ainsi de couper l’alimentation électrique en cas de surtension dans une partie seulement de l’installation. Sa sensibilité différentielle est également plus fine que celle du disjoncteur général ce qui lui permet de détecter et de couper le courant même en cas de petites fuites afin d’éviter tout risque d’électrisation ou d’électrocution ;
• le disjoncteur divisionnaire, ou modulaire, souvent appelé simplement disjoncteur. Également placé dans le tableau électrique, toujours après un disjoncteur différentiel, le disjoncteur divisionnaire permet de protéger individuellement chaque circuit contre une surintensité (surcharge ou court-circuit). À la différence du disjoncteur général et du disjoncteur différentiel, le disjoncteur divisionnaire ne détecte pas les différences de potentiel provoquées par des fuites de courant. Il ne protège donc pas directement les personnes.

Les spécificités du disjoncteur différentiel

La principale différence entre un disjoncteur divisionnaire et un disjoncteur différentiel est la capacité supplémentaire qu’à ce dernier à détecter, en plus d’une surtension, une différence d’intensité du courant, même légère, entre la phase et le neutre, Si l’intensité n’est pas la même au retour du courant, c’est qu’il y a un défaut d’isolement quelque part, qu’une partie du courant « fuit ». Le disjoncteur différentiel détecte cette différence et coupe le courant pour éviter tout risque d’électrisation.

Le disjoncteur général, qui assure une protection globale de toute l’installation, intègre lui aussi une protection différentielle mais avec une sensibilité beaucoup moins grande que celle d’un disjoncteur différentiel : 500 mA contre 30 mA selon les préconisations de la norme NF C 15-100. L’installation de disjoncteurs différentiels à chaque ligne du tableau électrique permet donc d’ajouter un niveau de protection supplémentaire entre le disjoncteur principal et les disjoncteurs divisionnaires.

Comment fonctionne un disjoncteur différentiel ?

Un disjoncteur différentiel est équipé de deux systèmes distincts qui lui permettent de remplir ces deux fonctions, à savoir :

• un système magnétothermique qui protège le circuit et ses équipements contre les surcharges et les courts-circuits ;
• un système différentiel qui protège les personnes contre les fuites de courant.

Pour la protection des biens

En cas de surcharge, même légère mais d’une durée supérieure à 30 secondes et pouvant aller jusqu’à quelques minutes, la chaleur dégagée par le passage du courant déforme une lame métallique déclenchant ainsi l’ouverture du disjoncteur et la mise hors tension du circuit. Ce système permet de tolérer sans coupure immédiate les dépassements de charges ponctuels qui sont fréquents au lancement de certains gros appareils domestiques (four, lave-linge, lave-vaisselle, plaques de cuisson, etc.).

En cas de court-circuit, c’est le système magnétique qui prend le relais. L’électricité qui passe dans le disjoncteur emprunte une bobine électromagnétique. Lorsqu’un court-circuit provoque une élévation très brutale et soudaine de l’intensité du courant, la bobine électromagnétique déclenche en réaction l’ouverture du disjoncteur pour mettre instantanément hors tension le circuit.

Pour la protection des personnes

Pour détecter une différence de potentiel entre la phase et le neutre, c’est-à-dire une fuite de courant, et protéger les personnes, le système utilisé est magnétique. À l’intérieur du disjoncteur, la phase et le neutre sont chacun reliés à une bobine de fil. En temps normal, le passage du courant dans chacune de ces bobines génère deux champs magnétiques identiques en intensité mais de sens opposé.

Tant que l’intensité est la même dans la phase et dans le neutre, les champs magnétiques s’annulent. En revanche, si l’intensité du courant est plus faible dans le neutre que dans la phase suite à une fuite, les champs magnétiques induits ne sont plus de même valeur et ne s’annulent plus l’un l’autre, ce qui fait naître un courant électrique déclenchant le disjoncteur et la mise hors tension du circuit.

Les différentes caractéristiques d’un disjoncteur différentiel

En fonction des spécificités du circuit à protéger ou des appareils qui y sont branchés, il faut choisir le disjoncteur différentiel approprié en suivant les recommandations de la norme NF C 15-100. Trois éléments sont à prendre en compte, la classe ou le type de disjoncteur, son calibre et sa sensibilité.

La classe du disjoncteur différentiel

Il existe différentes familles de disjoncteurs différentiels adaptés aux différents types de circuit ou groupe de circuits et aux spécificités de certains équipements, à savoir :

• les dispositifs différentiels de classe AC : ils permettent de protéger un circuit des surcharges, des courts-circuits ou des fuites de courant causés par un courant électrique alternatif. Ils sont couramment utilisés pour les circuits électriques les plus courants (prises de courant, points lumineux, etc.), mais ne conviennent pas pour les circuits spécialisés alimentant, par exemple, une plaque de cuisson ou un lave-vaisselle ;
• les dispositifs différentiels de classe A : ils permettent de protéger les biens et les personnes des courants résiduels ayant à la fois une composante alternative et une composante continue. Ce type de différentiel est plus précis que les différentiels de type AC qui ne détectent pas toujours les courants résiduels occasionnés par les appareils comportant un circuit électronique intégré (plaques de cuisson, lave-linge, lave-vaisselle, etc.) ;
• les dispositifs différentiels de classe F : anciennement appelés différentiels de type Hi/Si ou HPI, ils sont recommandés pour protéger les circuits nécessitant une continuité de service, comme ceux alimentant un congélateur ou des appareils informatiques : des équipements qui supportent mal des coupures intempestives. Ces disjoncteurs différentiels sont en quelque sorte des disjoncteurs différentiels de classe A, mais davantage spécialisés.

Le calibre du disjoncteur différentiel

Exprimé en ampère (A), le calibre d’un disjoncteur correspond au seuil au-delà duquel ce dernier se déclenche automatiquement pour mettre hors tension le circuit et le protéger d’une surcharge ou d’un court-circuit, avec néanmoins une tolérance qui peut aller jusqu’à quelques minutes si la surintensité est faible. Pour protéger efficacement un circuit tout en évitant que le disjoncteur se déclenche trop fréquemment, il est important de choisir le bon calibre en fonction du circuit à protéger, à savoir :

• 10 A ou 16 A pour un circuit d’éclairage ;
• 16 A ou 20 A pour un circuit de prise électrique ;
• 20 A pour un circuit avec une puissance maximale de 4 600 W (lave-linge, lave-vaisselle) (puissance apparente et non puissance réactive);
• 32 A pour un circuit avec une puissance maximale de 7 360 W (plaque de cuisson) ;
• 40 A pour un groupe de circuits supportant une puissance maximale de 9 200 W ;
• 63 A pour un groupe de circuits supportant une puissance maximale supérieure à 9 200 W.

La norme NF C 15-100 précise également que le premier disjoncteur différentiel installé en aval du disjoncteur général de l’installation doit être de calibre supérieur ou égal à celui de ce dernier. Si par exemple le calibre de votre disjoncteur général, ou disjoncteur d’abonné, est de 45 A, vous devrez installer un premier disjoncteur différentiel d’un calibre de 63 A.

La sensibilité du disjoncteur différentiel

Exprimée en milliampère (mA), la sensibilité différentielle d’un disjoncteur différentiel correspond à la différence d’intensité détectée entre la phase et le neutre au-delà de laquelle le disjoncteur se déclenche pour protéger les personnes d’une électrisation. Pour les installations électriques domestiques, cette sensibilité est fixée à 30 mA par la norme NF C 15-100.

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