Disjoncteur CC ou protecteur de fuite à courant continu : finies les confusions ! Analyse complète des différences et des fonctions

Tout d'abord, il faut comprendre les bases : que font-ils respectivement ?

DC Disjoncteur: Le « garde du corps du courant » des circuits CC

Sa fonction principale est de couper les surintensités et les courts-circuits, ce qui équivaut à l'interrupteur principal d'un circuit à courant continu. Par exemple, dans un système photovoltaïque, si le courant continu généré par les panneaux photovoltaïques subit une surintensité soudaine en raison d'un court-circuit sur la ligne, le disjoncteur se déclenche en 0,1 seconde, évitant ainsi la destruction des câbles ou l'endommagement de l'onduleur. L'année dernière, j'ai travaillé sur un projet photovoltaïque où le disjoncteur s'est déclenché instantanément suite à un court-circuit causé par une isolation endommagée lors de la construction, sauvant ainsi un onduleur d'une valeur de plusieurs dizaines de milliers de yuans. Sans lui, les conséquences auraient été catastrophiques.

Dispositif différentiel résiduel (DDR) : la protection contre les chocs électriques

Il surveille principalement la présence de fuites de courant dans le circuit. Lorsqu'une fuite de courant se produit au niveau du boîtier de l'appareil (par exemple, si le câblage interne d'une borne de recharge vieillit et entre en contact avec le boîtier), et que le courant de fuite dépasse la valeur seuil (généralement 30 mA pour un usage domestique et 100 mA pour un usage industriel), il coupe immédiatement l'alimentation électrique afin de prévenir tout risque d'électrocution. L'incident le plus marquant s'est produit dans un atelier d'usine où un ouvrier a accidentellement touché le boîtier d'un moteur à courant continu présentant une fuite. Heureusement, le dispositif de protection contre les fuites de courant s'est déclenché à temps et l'ouvrier n'a ressenti qu'un léger engourdissement, sans subir de blessure grave.

Où réside la différence fondamentale ? Ne vous méprenez pas sur ces 3 points clés.

Les principes de protection sont complètement différents.

Les disjoncteurs à courant continu fonctionnent en détectant l'intensité du courant : lorsque le courant du circuit dépasse sa valeur nominale (surcharge) ou subit une surtension instantanée (court-circuit), le déclencheur électromagnétique ou thermique interne provoque l'arrêt du dispositif. Les dispositifs de protection contre les fuites de courant fonctionnent en détectant l'équilibre du courant : en temps normal, le courant dans le conducteur de phase et le conducteur neutre est égal. En cas de fuite, une partie du courant s'écoule vers la terre à travers le corps humain ou le boîtier de l'équipement, créant ainsi une différence entre les courants du conducteur de phase et du conducteur neutre. Lorsque cette différence atteint la valeur prédéfinie, le dispositif se déclenche. En résumé, l'un « gère l'intensité du courant », et l'autre « gère le sens du courant ».

2. Différents scénarios applicables

Les disjoncteurs CC sont utilisés dans les circuits CC nécessitant l'interruption de courants importants, comme l'entrée CC des onduleurs photovoltaïques, les circuits de charge et de décharge des batteries de stockage d'énergie et l'alimentation des moteurs CC. En principe, tous les circuits CC principaux doivent en être équipés. Les dispositifs différentiels résiduels (DDR) sont utilisés dans les équipements ou circuits CC susceptibles d'entraîner un contact avec des personnes, comme la sortie des armoires de stockage d'énergie photovoltaïque domestiques, les bornes de recharge pour véhicules électriques et les prises d'outils CC dans les ateliers. L'objectif principal est de prévenir les chocs électriques. J'ai constaté que certains propriétaires installaient uniquement des disjoncteurs CC dans les armoires de stockage d'énergie photovoltaïque, sans DDR. Par la suite, une fuite de la batterie a provoqué l'électrocution de l'armoire. Heureusement, personne ne l'a touchée. Lors de la réparation, un DDR a été rapidement installé.

3. Différents seuils d'action et vitesses de réponse

Le seuil de déclenchement d'un disjoncteur à courant continu est de 1,2 à 10 fois le courant nominal (par exemple, un disjoncteur de 10 A peut retarder son déclenchement en cas de surcharge à 12 A et se déclencher instantanément en cas de court-circuit à 100 A). Son temps de réponse est de l'ordre de la milliseconde et il protège principalement contre les surintensités qui endommagent les équipements. Le seuil de déclenchement d'un dispositif de protection contre les fuites de courant est le courant de fuite (30 mA pour un usage domestique et 50 à 100 mA pour un usage industriel), et son temps de réponse est encore plus rapide, généralement inférieur ou égal à 0,1 seconde. Il protège principalement contre les risques d'électrocution. Il est important de noter que 30 mA représente la limite supérieure du courant admissible pour le corps humain. Au-delà de cette valeur, le courant peut être mortel. Par conséquent, les dispositifs de protection contre les fuites de courant domestiques doivent être choisis avec un seuil de 30 mA ou moins.

En pratique, faut-il installer les deux ensemble ?

Dans la plupart des cas, il est nécessaire d'utiliser les deux en combinaison pour former une « double protection » :
Par exemple, dans un système de stockage d'énergie photovoltaïque, un disjoncteur CC est installé entre la batterie et l'onduleur afin de couper les courants de court-circuit et de surcharge ; un dispositif de protection contre les fuites de courant est installé sur le circuit reliant la sortie de l'onduleur à la charge afin de prévenir les chocs électriques dus aux fuites de courant. Ces deux dispositifs ont des fonctions bien distinctes : l'un protège l'équipement et l'autre les personnes.
Il existe cependant des cas particuliers : par exemple, dans un circuit d’alimentation en courant continu pur (tel que le circuit principal d’un moteur à courant continu dans une usine qui n’est pas fréquemment manipulé), s’il n’y a personne à proximité pour entrer en contact avec celui-ci, seul un disjoncteur à courant continu doit être installé ; mais pour tout équipement à courant continu que quelqu’un pourrait toucher, un dispositif de protection contre les fuites de courant doit être installé, même si un disjoncteur à courant continu a déjà été installé.

Quelles sont les conséquences du choix ou de l'installation d'un mauvais modèle ?

Remplacez les disjoncteurs CC par des disjoncteurs CA.

C'est l'erreur la plus fréquente ! Les disjoncteurs pour courant alternatif ne sont pas adaptés aux circuits à courant continu en raison de leur capacité à éteindre l'arc électrique. Le courant continu n'a pas de passage par zéro, et l'arc est difficile à éteindre lors d'un court-circuit, ce qui peut entraîner la destruction, voire l'explosion, du disjoncteur. J'ai vu une fois sur un chantier un poste à souder à courant continu raccordé à un disjoncteur pour courant alternatif. Lors d'un court-circuit, le disjoncteur a explosé. Heureusement, l'ouvrier a eu le réflexe de s'écarter.

Installez uniquement des disjoncteurs CC et aucun dispositif de protection contre les fuites de courant.

Lorsqu'un appareil à courant continu présente une fuite, il ne peut pas se déclencher à temps, ce qui peut facilement provoquer des électrocutions. Auparavant, un exploitant de borne de recharge, par souci d'économie, n'avait pas installé de dispositif de protection contre les fuites de courant. Par la suite, un défaut interne de la borne a entraîné une fuite. Un automobiliste, en chargeant son véhicule, a touché le boîtier et a été électrocuté, ce qui a engendré un préjudice financier important.

Le dispositif de protection contre les fuites de courant est installé à l'extrémité amont du circuit principal CC.

Le dispositif de protection contre les fuites de courant doit être installé à proximité de la charge ou des zones de contact, et non à l'entrée du circuit d'alimentation CC. Par exemple, s'il est installé entre le panneau photovoltaïque et le disjoncteur CC, en cas de déclenchement, l'ensemble du système photovoltaïque sera hors tension. Lors de la maintenance, il faudrait alors monter sur le toit pour déconnecter le câblage du panneau, ce qui est très contraignant. La solution optimale consiste à l'installer côté charge.

Quels sont les points à prendre en compte lors d'un achat ?

Sélectionnez le disjoncteur CC :

Vérifiez la tension nominale, le courant nominal et le pouvoir de coupure en court-circuit. Par exemple, si la tension du système photovoltaïque est de 48 V, choisissez un disjoncteur CC d'une tension nominale de 48 V ou plus ; si le courant de charge est de 5 A, sélectionnez un disjoncteur de 10 A (en prévoyant une marge) ; le pouvoir de coupure en court-circuit doit être supérieur au courant de court-circuit maximal admissible dans le système, généralement de 10 kA ou plus.

Choisir un dispositif de protection contre les fuites :

Vérifiez le seuil de courant de fuite, la tension nominale et la compatibilité avec le courant continu. Assurez-vous de choisir un dispositif de protection contre les fuites de courant continu. Les dispositifs de protection contre les fuites de courant alternatif classiques peuvent mal fonctionner ou être inefficaces sur les circuits en courant continu. Pour un usage domestique, choisissez un courant de fuite de 30 mA ; pour un usage industriel, choisissez entre 50 et 100 mA selon les besoins. La tension doit correspondre à celle du circuit (par exemple, choisissez un dispositif de protection contre les fuites de courant de 48 V pour un circuit de 48 V CC).