Le différentiel (DDR) en installation domestique : cours de CAP

Dans un logement, le courant circule en boucle : il part par la phase, traverse le récepteur (lampe, four, lave-linge), puis revient par le neutre. Si tout va bien, le courant qui revient est égal à celui qui est parti.⁴

Si l'isolant d'un câble ou d'un appareil est abîmé, une partie du courant peut s'échapper par la masse métallique de l'appareil, vers la terre, ou par le corps d'une personne qui le touche. Le courant qui revient par le neutre devient alors plus faible que celui qui est parti. Le dispositif différentiel est fait pour repérer cet écart.⁴

Tu as déjà vu le tableau de répartition ainsi que les circuits d'éclairage et de prises. Le dispositif différentiel y trouve sa place : c'est lui qui protège les personnes contre les contacts avec une partie qui devrait être hors tension. La mise à la terre et la norme NF C 15-100 viennent ensuite dans le chapitre.

À l'intérieur du DDR, les conducteurs actifs passent dans un tore magnétique. Quand le courant qui entre est égal à celui qui sort, les deux champs magnétiques s'annulent. Quand il y a une fuite, un champ résiduel apparaît, une bobine le détecte, et un mécanisme ouvre les contacts.

Le DDR ne regarde donc pas si le courant est fort. Il regarde seulement si ce qui part revient.⁴ Un four qui consomme beaucoup mais n'a aucune fuite ne le fait jamais déclencher.

Un DDR ne déclenche pas exactement à une valeur unique. Il ne doit pas déclencher quand la fuite est inférieure à la moitié de $I_{\Delta n}$, et il doit déclencher quand elle atteint $I_{\Delta n}$. Entre les deux, tout est possible. Pour un DDR de $30\ \text{mA}$, il reste donc fermé sous $15\ \text{mA}$ et il ouvre au plus tard à $30\ \text{mA}$.

On distingue deux grandes familles de sensibilité :

• Haute sensibilité, 30 mA : elle vise la protection des personnes. C'est la valeur utilisée pour les circuits de prises et les pièces d'eau d'un logement.
• Sensibilité plus faible (300 mA ou 500 mA) : elle vise surtout la protection des biens, par exemple contre l'incendie provoqué par un courant de fuite durable.

Pourquoi 30 mA ? Le corps humain devient dangereux à partir de quelques dizaines de milliampères : le courant peut perturber le rythme du cœur ou bloquer les muscles respiratoires. Plus la fuite est coupée vite, moins le risque est grand. Un DDR de $30\ \text{mA}$ coupe dès que la fuite atteint ce seuil, et très rapidement, ce qui limite le temps pendant lequel le courant traverse le corps, ce qui en fait la protection complémentaire des personnes en cas de contact direct avec une partie nue sous tension.

On rencontre trois façons de réaliser la protection différentielle dans un tableau.

• L'interrupteur différentiel détecte la fuite et coupe, mais il ne protège pas contre la surcharge ni le court-circuit. Il doit donc toujours être placé en aval d'un disjoncteur de calibre adapté (le disjoncteur de branchement par exemple) ou être protégé par disjoncteurs divisionnaires.
• Le disjoncteur différentiel réunit les deux fonctions : il protège contre les surintensités et contre les fuites sur un seul circuit.
• Le bloc différentiel s'adapte à un disjoncteur modulaire existant pour lui ajouter la fonction différentielle.

Dans le tableau de répartition d'un logement, un interrupteur différentiel protège plusieurs départs, chacun muni de son disjoncteur. Si une fuite apparaît sur un seul départ, c'est tout le groupe de circuits placé derrière lui qui est coupé. Le disjoncteur différentiel, lui, n'isole que son propre circuit : c'est pratique pour limiter les coupures, par exemple pour un congélateur. Cette idée rejoint la sélectivité : isoler la branche en défaut sans couper inutilement les branches saines.⁵

Pour répartir intelligemment les circuits, on évite de mettre tous les circuits d'un même usage sur un seul différentiel. Ainsi, une panne dans la cuisine ne prive pas le logement de toute lumière.

Tous les récepteurs ne laissent pas fuir le même genre de courant. Un radiateur ou une lampe à filament fuient un courant alternatif sinusoïdal. Certains appareils électroniques (variateur, plaque à induction, lave-linge à moteur à variation de vitesse) peuvent, en cas de défaut, laisser fuir un courant alternatif avec une composante continue pulsée. Selon ce que le DDR sait détecter, on le range dans un type.

Un DDR de type AC peut ne pas voir un courant de fuite pulsé : il reste alors fermé alors qu'un défaut existe. C'est pourquoi les circuits qui alimentent des appareils électroniques (cuisson, lave-linge) sont protégés par un DDR de type A. Le type est repéré par un symbole gravé sur l'appareil : le symbole du type A représente une onde alternative accompagnée d'une impulsion continue.

Le DDR agit grâce à un chemin de retour du courant de fuite. Quand l'isolant d'un appareil est défectueux, la masse métallique (le boîtier du lave-linge, par exemple) se retrouve sous tension. Le conducteur de protection, relié à la prise de terre, lui offre un chemin facile vers la terre. Le courant qui s'échappe par ce chemin n'est pas ramené par le neutre : le DDR le détecte et déclenche.

Sans prise de terre, la masse reste sous tension tant que personne ne la touche. Le DDR de $30\ \text{mA}$ déclenche alors au moment où une personne la touche, quand elle devient le chemin de la fuite. Il protège donc, mais il lui faut déjà un contact : la terre, elle, évite d'attendre ce contact.

Le test se fait régulièrement, par exemple une fois par mois. Il vérifie le mécanisme et la chaîne de détection, pas la qualité de la prise de terre.

Quand un différentiel déclenche tout seul, c'est le signe d'une fuite. Ne te contente pas de réarmer en boucle. La démarche de dépannage consiste à ouvrir les disjoncteurs un par un, à réarmer le différentiel, puis à refermer les disjoncteurs successivement : le départ qui fait déclencher à nouveau est celui qui contient le défaut (câble, prise humide, appareil défectueux).

Au CAP, tu auras surtout à lire un schéma, choisir un appareil et justifier ton choix. Voici trois réflexes.