L’exigence de protection fiable d’une personne contre les effets néfastes du courant électrique a toujours été en avance sur les capacités de la science et de la technologie en matière de création de dispositifs de protection répondant à cet objectif. Aujourd’hui, les développements innovants dans l’industrie électrique répondent pleinement à tous les critères applicables aux appareils de ce type. L’article révèle la question d’un tel dispositif en tant que DDR: de quoi s’agit-il, son objectif, son principe de fonctionnement, son choix et son application.
Moyens et méthodes de protection électrique: dispositifs modernes et caractéristiques de leur travail
Dès que l’utilisation du courant électrique est entrée dans nos vies, il est immédiatement devenu nécessaire de se protéger contre ses effets néfastes sur la santé humaine. Tout d’abord, il s’agit de l’isolation des parties conductrices du câblage et des parties des récepteurs de courant.
Mais une isolation complète est impossible, car dans tout circuit électrique, il existe des ruptures technologiques et des groupes de contacts. Il y a toujours un risque de violation (destruction) de la couche isolante d’éléments conducteurs et de leurs dommages mécaniques, et surtout – une régularité statistique en violation des consignes de sécurité, des instructions et des règles relatives au fonctionnement des équipements électriques, tant au niveau de la production qu’au niveau des ménages.
L’organisation de la boucle de masse est l’un des moyens les plus efficaces de se protéger des effets néfastes du courant électrique. La boucle de masse est une connexion de conducteur artificielle avec la "masse" (appelée "conducteur PE") de boîtiers ou de parties de électromécanismes conducteurs neutres, ayant une résistance ne dépassant pas 4 ohms. Les équipements électriques répertoriés peuvent être alimentés en raison d’un court-circuit sur le corps du conducteur de phase ou du courant de foudre.
L’objectif principal du dispositif de boucle de masse est d’exclure la possibilité d’un choc électrique sur une personne ou un animal s’il touche le boîtier ou une partie du mécanisme de l’appareil électrique qui a été mis sous tension en raison du court-circuit du courant électrique de phase.
Faites attention! Dans les réseaux alternatifs avec un neutre à la terre et une tension maximale de 1 kV (format de l’alimentation du boîtier), la mise à la terre comme protection principale contre les chocs électriques provoqués par un contact indirect ne s’applique pas car elle n’est pas efficace.
Le problème de la protection la plus efficace contre les effets de l’électricité sur l’homme a été décidé par ce qu’on appelle les dispositifs à courant différentiel (UDT) – il s’agit d’un vaste segment de dispositifs de contrôle et de protection destinés à diverses applications et caractéristiques de conception. La classification du segment UDT est assez vaste: depuis la méthode de contrôle, le type d’installation et le nombre de pôles, jusqu’à la possibilité de réguler et de retarder le temps du courant différentiel de déclenchement.
Considérez ce qu’est le RCD. L’acronyme de cette abréviation est un dispositif de sécurité. Les exigences relatives à l’installation et à l’utilisation de l’UDT figurent dans les éditions supplémentaires de PUE – Règles d’installation des équipements électriques et dans une série de normes pour les installations électriques des bâtiments IEC 60364 et les effets du courant sur l’homme et le bétail IEC 60479-1.
L’innovateur dans le développement de l’USO était l’Allemagne. Le premier dispositif de protection d’échantillon valide a été conçu et fabriqué dans les années trente du siècle dernier. Le capteur de courant de fuite utilisait le transformateur de courant différentiel le plus petit possible, et l’élément de contrôle utilisait un relais magnétique polarisé avec une sensibilité de 100 milliampères (mA) et un temps de réponse inférieur à 0,1 seconde.
Le seuil de fixation du courant différentiel dans le prototype était d’environ 80 mA. Un relais de commande avec une sensibilité inférieure à 80 mA était impossible à développer à cette époque en raison du manque de matériaux possédant les caractéristiques électromagnétiques requises. Et ce n’est qu’au milieu du XXe siècle qu’une nouvelle solution constructive du RCD a été proposée. La conception a pris en compte les mécanismes pour éliminer les faux positifs des décharges lors d’un orage et a augmenté de manière significative la sensibilité du courant différentiel à 30 mA.
Les dimensions du DDR ont également changé: de la taille de la boîte à colis au format moderne pouvant être installé sur rail DIN dans des armoires électriques modernes.
Les experts techniques dans le domaine des développements électriques et électroniques font déjà des prévisions pour l’avenir. Ils croient fermement que des systèmes tels que la protection contre les chocs électriques seront gérés par l’intelligence artificielle.
Il pourra non seulement effectuer des fonctions de mesure et de surveillance, mais également effectuer une surveillance vidéo et audio de l’objet qui lui est attribué, prendre des décisions instantanées pour toute situation aléatoire et, si nécessaire, alerter les services de secours.
Parmi les UDT de protection les plus populaires, travaillant en conditions de vie, comprennent les dispositifs de déconnexion de protection (UZO). Le DDR agit comme une protection humaine contre les chocs électriques et comme un mécanisme préventif pour empêcher l’allumage accidentel des câbles de câblage et des cordons d’équipement électrique.
L’idée fonctionnelle du dispositif considéré est basée sur les lois de l’électrotechnique, qui postulent l’égalité des courants entrant et sortant dans des circuits électriques fermés à charges actives.
Cela signifie que le courant traversant le conducteur de phase doit être égal au courant traversant le conducteur neutre – pour les circuits monophasés avec câblage à deux fils et que le courant dans le conducteur neutre doit être égal à la somme des courants circulant dans les phases pour le circuit triphasé à quatre conducteurs.
Lorsqu’une personne touche accidentellement des parties non isolées des éléments de circuit conducteur dans un tel circuit ou lorsque la partie exposée du câblage entre en contact (en raison de dommages) avec d’autres objets conducteurs formant un nouveau circuit électrique, il se produit une fuite de courant – l’égalité des courants d’entrée et de sortie est violée .
Cette violation peut être enregistrée et utilisée comme une commande pour éteindre tout le circuit électrique. Ce processus a été conçu RCD. Et le «courant de fuite» dans le cadre du génie électrique a été appelé courant différentiel.
Le différentiel peut détecter des courants de fuite très faibles et servir de mécanisme de commutation. Théoriquement, le principe de fonctionnement d’un DDR est le suivant (oùdans – courant d’entrée du fil neutre, jeout – courant de sortie du fil de phase):
- Jedans = Jeout (solde du système sans violation, RCD en veille);
- Jedans > Jeout (le solde du système est cassé, le différentiel enregistre l’apparition du courant différentiel et coupe l’alimentation).
Lorsqu’un RCD est installé sur le réseau d’alimentation, cela signifie qu’une protection est fournie contre:
- le circuit du fil de phase au corps de l’appareil. Dans un grand nombre de cas, il s’agit des éléments chauffants des machines à laver, des chauffe-eau et des appareils de chauffage. De plus, la panne ne peut se produire que lorsque l’élément thermique est chauffé sous l’influence d’un courant;
- câblage incorrect lorsque des électriciens sans scrupules fixent une «torsion» de fils dans du plâtre sans utiliser de boîte de jonction. Si le mur est humide – un courant différentiel s’écoulera dans le mur à partir de cette torsion et le différentiel restera sous tension tout le temps jusqu’à ce que le plâtre sèche complètement ou que les connexions soient correctement réparées;
- une installation incorrecte dans le panneau électrique, lorsque des modifications apparemment minimes mais «utiles» ont été apportées à la répartition du courant dans le circuit, entraînent une perte de rendement élevé de l’appareil. Ceci sera discuté plus en détail plus tard.
Le différentiel peut être déclenché pour des raisons non apparentes dès la première inspection du schéma de connexion des appareils ménagers. Si vous utilisez une cuisinière à gaz avec un incendie criminel électrique ou si la machine à laver est raccordée à un robinet dans un boîtier métallique, ou si les voisins sont reliés à une alimentation en eau ou à un système de chauffage, une fuite électrique se produira à nouveau dans le circuit, ce qui déclenchera RCD. Dans de tels cas, une analyse technique scrupuleuse est requise.
Les règles ont très souvent des exceptions. Ce principe n’a pas outrepassé les qualités universelles du dispositif de protection considéré.
Le différentiel ne réagit pas lorsqu’une personne ou un animal est sous tension, mais aucun courant de terre ne se produit. Un tel cas est possible lorsque vous touchez simultanément les conducteurs de phase et de neutre, qui sont sous le contrôle du différentiel, ou avec une isolation totale par rapport au sol. La protection du RCD dans de tels cas est totalement absente. Un DDR ne peut pas faire la distinction entre un courant électrique traversant un corps humain ou animal et un courant circulant dans une cellule de charge. Dans de tels cas, la sécurité peut être assurée par des mesures de protection mécanique (isolation complète, boîtiers diélectriques, etc.) ou par la mise hors tension complète de l’appareil avant son inspection.
Le RCD, entièrement dépendant de la tension d’alimentation adaptée à l’objet réseau, n’est en état de fonctionner que si le réseau spécifié est en bon état. La situation peut devenir dangereuse quand «au-dessus» du différentiel brise le fil neutre et que le conducteur de phase reste sous tension. Ensuite, dans la phase de câblage, le fil peut devenir un facteur de choc électrique et le différentiel, du fait de son incapacité, ne pourra pas mettre le réseau hors tension.
Le différentiel peut être suspendu à l’état de veille si la tige de contact principale reste collée à l’électrovanne ou si l’enroulement secondaire du dispositif de commande est défaillant et ne fonctionne pas au bon moment. Afin de vérifier l’état de fonctionnement du différentiel, il existe un mécanisme de test. Si vous testez régulièrement l’appareil (et pour ce faire, appuyez simplement sur le bouton "T" – test), le risque de panne du différentiel aura une probabilité minimale.
La principale utilisation dans les conditions domestiques UZO reçu lors de l’utilisation dans des groupes électriques de salles de bains, cuisines et groupes de prises d’un grand nombre d’appareils et d’équipements connectés. Cela ne signifie pas qu’il n’a pas de sens d’utiliser des DDR sur un réseau commun entrant. Ce schéma d’échantillonnage n’est dicté que par la rapidité de la gestion et la rapidité de commercialisation, étant donné que les différentiels RCD pour les petits courants sont beaucoup moins chers que les appareils de plus grande puissance.
Toutefois, dans certains cas, si nous considérons les auberges, les clubs, etc., il sera plus fiable d’utiliser un différentiel différentiel sélectif général en raison de l’utilisation massive et simultanée de pratiquement tous les éléments du matériel électrique. Un dispositif à courant résiduel de type sélectif se distingue de l’habituel par un long retard du courant différentiel de déclenchement (c’est-à-dire le temps de réponse) et est l’un des dispositifs les plus utilisés. Lorsqu’un disjoncteur différentiel local conventionnel est déclenché dans un circuit quelconque, le différentiel sélectif général ne déconnecte pas tout le câblage à la fois, mais permet uniquement de couper l’alimentation pour un groupe spécifique.
Par exemple, si l’isolation de l’équipement au niveau de la discothèque et du boîtier (par exemple un amplificateur) est en contact avec le conducteur de phase, lorsque l’opérateur touche l’amplificateur, le DDR local déclenche et déconnecte uniquement le groupe d’équipements amplificateurs, et le DDR général sélectif ne déconnecte pas toute l’alimentation, etc. Les groupes tels que les lumières communes, les toilettes et les cafés fonctionneront en mode standard.
Le mécanisme de connexion du différentiel au réseau existant est similaire à la connexion d’un disjoncteur, à la différence que lorsqu’un disjoncteur monophasé nécessite le serrage de deux terminaux, le différentiel en comporte quatre.
Si, lorsqu’une personne touche une partie nue d’un fil ou un boîtier d’équipement sous tension de phase, l’électricité est coupée instantanément, cela signifie que le différentiel s’est déclenché.
C’est important! Dans les systèmes à courant alternatif, une protection supplémentaire par RCD doit être fournie pour les groupes de prises avec un courant nominal jusqu’à 20A (machines à laver, chaudières, poêles, etc.) ainsi que pour les équipements mobiles (portables) et les outils électriques avec un courant nominal jusqu’à 32A, utilisés à l’extérieur.
Les processus physiques intervenant dans les mécanismes de fonctionnement de nombreux appareils électromécaniques ou électroniques modernes peuvent être totalement incompréhensibles. Toutes les personnes ne connaissent pas l’ingénierie et les disciplines techniques et, bien entendu, ne sont pas en mesure de comprendre et de décrire la base physique des principes de fonctionnement de tel ou tel appareil. Mais le principe d’utilisation (règles de fonctionnement), construit sur les éléments de sécurité, permet d’utiliser les inventions les plus complexes dans notre vie quotidienne.
Cependant, le différentiel ne réagit pas au phénomène de court-circuit dans le circuit de câblage et à un excès de courant dans le circuit. À cet égard, l’appareil doit être installé en paire avec un commutateur automatique ("automatique"), qui réagit aux courts-circuits et à la surcharge.
Le plus important est de toujours respecter les règles de sécurité et de prudence lorsque vous travaillez avec des appareils et équipements électriques. Le plus souvent possible, inspectez visuellement les éléments de câblage électrique ouverts porteurs de courant et les éléments connectés des collecteurs de courant.
