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Protection des personnes : DDR 30 mA

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La protection DDR différentielle 30 mA

Expérience et essais sur différentielDDR : Dispositif Différentiel à courant Résiduel
Aussi nommé Vigi ; VigilOHM par un fabricant de référence
pédagogique et réel en vidéo


En mesurant la différence entre ce qui 'sortLe courant est alternatif, donc circule dans les 2 sens : il sort et rentre alternativement !' par la phase (ou les phases en triphasé) et en le comparant avec ce qui 'rentre' par le neutre (par le neutre ou par une autre phase en triphasé), le différentiel DDRDDR : Dispositif Différentiel à courant Résiduel en déduit ce qui prendrait un mauvais chemin : la terre !




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Principe du différentiel AC

Intensités et Champs B équilibrés : IΔ = 0
Lorsque l'intensité qui circule dans la phase, circule aussi intégralement dans le neutre, les champs magnétiques Bp (B phase) et Bn (B neutre) sont identiques dans les 2 primaires et s'annulent.

Le secondaire n'est induit d'aucun champ donc aucune tension n'apparaît à ses bornes.
Intensités et Champs B non égaux : IΔ > 0
Une partie du courant utilise 'le mauvais cheminIl revient par la terre.
Attention à ne par dire il fuit à la terre : pour aller où ? A Tombouctou ? Chez le voisin ? En Finlande ?  Le courant ne sait que retourner au générateur qui lui a donné naissance !
Par contre il peut utiliser tout conducteur lui offrant cette possibilité, ceci inclut donc la terre puisqu'une des bornes du générateur lui est référencée !
(voir SLT, schémas de liaison à la terre en cours connexes à la fin pour aller plus loin !)
' pour retourner au générateur. Ainsi I phase est > à I neutre et donc B phase > B neutre.
Ce déséquilibre engendre un champ résultant dans le tore qui à son tour induit une tension dans le secondaire qui, si la valeur critiqueDéclenche entre I/2 et I ; I/2 < Id < I
Donc entre 15 mA et 30 mA pour un 30 mA
15 mA < I déclenche < 30 mA
est atteinte, déclenchera l'ouverture du circuit électrique !

Le différentiel ACLe type A gère aussi les composantes continues émanant notamment des appareils électroniques de puissance alternatif fonctionne comme un transformateur équipé d'autant de primaires que de conducteurs actifs :
  • 2 primaires phase et neutre en monophasé
  • 3 primaires en triphasé sans neutre
  • 4 primaires en triphasé avec neutre
Et d'un seul secondaire : celui qui déclenche l'ouverture du circuit.




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Terre ou différentiel ?

Les 2 mon général !
Mais, mais si on vous 'obligeait' à choisir ? Choix absurde ?
Pas tant que cela car même si bien évidemment les 2 à la fois est de très loin la meilleure réponse il faut savoir que :
  • La mise à la terre seule, sans différentiel, ne protège pas les personnesComme le démontre l'image ci-dessous, il faudrait faire déclencher le disjoncteur 16 A !
    Or pour un déclenchement direct en cct il faut atteindre au moins 5 In soit 80 A (5 × 16) ce qui implique une résistance de terre R < 3 Ω car :
    230 V / 80 A ≃ 3 Ω !
    Ce qui est rarissime surtout par temps sec !

    Et si l'on prend la tolérance maxi (10 × In = 160 A) R maxi descend à : 230 V / 160 A ≃ 1.5 Ω !

    Donc la terre sans DDR est inutile dans la plupart des cas !
  • Le 30 mA, même sans liaison à la terre vous protège des contacts indirectsContact avec une masse accidentellement à la phase
    Comment ? Sans liaison à la terre c'est vous qui ferez déclencher le DDR, vous serez électrisé certes mais non électrocuté car il 'saute' avant 30 mA : première valeur mortelle...
    !
  • La solution idéale consiste bien évidemment à disposer des 2Afin que la liaison de terre fasse déclencher le DDR sans subir une 'simple' électrisation
    (R terre doit être < à 100 Ω en France)
    !
Le DDR 30 mA, 10 mARecommandé dans les écoles car 30 mA c'est déjà élevé pour les enfants ! nous protège même sans aucune terreC'est vous qui assurerez le retour mais étant en série avec le DDR il déclenchera si le seuil dangereux (30 mA) est atteint !

Donc encore une fois, on subirait une électrisation mais si le DDR est bien opérationnel (d'où l'intérêt du test mensuel) :
Sans risque d'électrocution (décès), des rallonges équipées de DDR 30 mA sont d'ailleurs commercialisées à cet effet !
!

C'est pour cette raison qu'il est obligatoire sur toutes les prises de courant en France
Sans DDR aucun, R terre doit être < à 1.5 Ω

Toujours pas convaincu ? Les 6 étapes de l'écran suivant devraient vous y aider !




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Défaut, terre, DDR en 6 étapes

1
2
3
4
5
6
Aucun courant de fuite
Le neutre est relié à la terre coté distribution comme dans la majorité des SLTSchémas de liaison à la terre, voir Conseils+ en fin de page, seul le régime IT ne relie pas directement le neutre à la terre.... La photocopieuse n'est pas reliée à la terre, il n'y a pas de protection DDR mais aucun défaut d'isolement. Donc pour l'instant aucun risque...
Défaut d'isolement, victime en approche
Un défaut d'isolementPar exemple un fil dont l'isolant pincé ou écrasé s'est dégradé... met accidentellement la carcasse de la copieuse au potentiel de la phase. Observez la grand-mère qui est référencée au neutreEt oui, cette grand-mère a les pieds par terre et donc au potentiel de la terre.
Terre que le distributeur a reliée au neutre...
. Elle n'est heureusement pas (pour l'instant) au contact du photocopieur !
Victime en contact indirect
Et voilà... La grand-mère est au contact et devient victime!
230 V~ / 5 kΩValeur moyenne de l'impédance / résistance du corps humain avec cette tension de contact ≃ 0.046 A (46 mA)
Le disjoncteur 16 A est traversé par 5.046 AConsommation moyenne d'une copieuse ≃ 1 kW
Le disjoncteur ne déclenchera pas pour ces quelques 46 mA de plus !
au lieu de 5 A...
46 mA est déjà une valeur mortelle (plus de respiration),
mais le disjoncteur magnéto-thermique ne déclenchera pas !
électrocution fuite par la masse et terre
Voilà donc la triste réalité...
Cliquez à nouveau sur le numéro en haut pour revoir cette scène... Si vous en avez le courage !
Le schéma a été débarrassé des éléments non utiles...
Sans DDR, la terre ne suffit pas !
Cette fois la terre est reliéeChez les particuliers le référencement à la terre s'effectue via à minima un piquet de terre et mieux en plus une boucle en fond de fondations pour une résistance en Ω plus faible et une meilleure équipotentialité !
La tension de contact en cas de défaut est égale à R terre × I fuite : il est donc important que R terre soit la + faible possible !
! Mais avec un maximum toléré en France de 100 Ω, pas question d'espérer déclencher le MgTh de 16 ACar 230 V / 100 Ω (maxi toléré) = 2.3 A, très loin de Icc du Magnéto-thermique !
Et sachez qu'après un été sec, un piquet de terre déjà vieux et oxydé verra son impédance × 5 à × 10 !
!
Même le 300 ou 500 mA du distributeur risque d'être insuffisamment efficace lors d'un été sec !
La terre sans différentiel n'est donc pas suffisement efficace !Pour être efficace, elle doit déclencher le disjoncteur. Si seul le MgTh 16 A est connecté :
Icc maxi = 160 A ; Rt < 230 V / 160 !
R terre devrait donc être < à 1.44 Ω !
!
Avec un DDR 30 mA c'est la victime qui déclenche !
Voilà qui est le moins mauvais des 2 maux :
Avec un DDR 30 mA, même sans mise à la terre, c'est la victime qui 'fait terre' et déclenche le DDR avant le premier seuil mortel de 30 mA !
Les 46 mA ne seront donc pas atteints !
Encore une fois, si la terre avait été connectée, le DDR aurait sauté sans électrifierÉlectrifier = subir un choc électrique sans en décéder, contrairement à l'électrocution à partie de 30 mA
Notez que les enfants sont plus sensible et un DDR 10 mA est plus adapté.
personne !

Donc la bonne solution consiste à disposer des 2 !




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DDR 30 mA ou 300 mA ?

On l'a vu, pour protéger les personnes, le 30 mA est le seul toujours efficace car il protège même avec une très mauvaise terreR terre évolue avec le temps : oxydation du piquet après quelques années, vitrification du sol, sécheresse... voire l'absence de terre !

Alors pourquoi installer aussi des 300 mA ?

  • Les appareils électroniques possèdent des filtres EMIContre la pollution électromagnétique due au découpage (parasites) :
    Filtre CEM IEC blindé
    qui engendrent des fuitesAbordé dans nos cours CEM, ce filtre renvoie la HF parasite à la masse (en noir à droite) et donc le + souvent... à la terre, engendrant des déclenchement intempestifs !Filtrage de mode commun LC !
  • Les machines de forte puissance créent des fuites !
  • Globalement donc, dans la partie production, aucun 30 mA ne tiendraitOn installe des 300 mA qui ne doivent jamais être distribués sur des prises ! !

Calcul de la résistance maximale de terre


On l'a vu, la résistance de terre fluctue mais lorsqu'elle est bien réaliséeReprise de la structure métallique du local, fouilles, fond de fondation, pattes d'oie au niveau des piquets...
Immeuble bien protégé contre la foudre
, on peut rendre minimale et appliquer une marge de sécurité. Pour le calcul on devra se souvenir qu'en cas de contact avec une masse 'fuyardeL'humidité, la détérioration des isolants crée une impédance et dont une fuite d'intensité variable mais très inférieure à celle des disjoncteurs magnétothermiques !' :
  • On est en fait en parallèle sur cette résistanceIci en jaune puisqu'on aura les mains sur la carcasse, ici celle de la photocopieuse Sans DDR, la terre ne suffit pas ! de terre
  • La tension maximale que l'on supporte est liée à l'environnementLes 3 TBTS :
    12 V~ maxi en local mouillé
    24 V~maxi en local humide
    50 V~ maxi en local sec !
Exemples :
  1. TBTS local sec : 50 V / 0.3 A ≃ 167 Ω, R terre < 167 Ω
  2. TBTS 24 V : 25 V / 0.3 A ≃ 83 Ω, R terre < 83 ΩLes exemples 2 et 3 nous confirment que le 300 mA n'est pas adapté même avec une terre conforme R < 100 Ω ! !
  3. En pièces d'eau : 12 V / 0.3 A = 40 Ω Maxi pour R terre !
Concrètement dans le dernier cas 3, imaginons une fuite de 200 mALa majorité des fuites sont impédantes, pas de contact franc ! où 12 V~ est la valeur limite et 300 mA la valeur maxiTout DDR déclenche entre In / 2 et In : 200 mA est donc la zone d'incertitude !
150 mA < 200 mA < 300 mA
:
Si R terre = 100 ΩLa valeur maxi tolérée en domestique en France, la tension entre le sol et la carcasse (et donc dans R terre) serait de : 0.2 A × 100 Ω = 20 V~ soit bien plus que les 12 V~ maximum !
Le 300 mA ne nous protège pas de manière sûre !




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Limites du différentiel !...


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Crée le 10 / 05 / 2017, der. màj le 14 / 08 / 2018 par : Guillaume (Guillaume DUPAS)
Contributeur Guillaume DUPAS Gu5835e07c1389f
Cours vu 11796 fois
Difficulté : ★★★☆☆
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