Comment ça marche
Un DDR, dispositif différentiel résiduel, protège les personnes contre l’électrocution et les bâtiments contre certains incendies. Son idée tient en une phrase : compter ce qui part et ce qui revient.
Un gardien contre les fuites
Le courant part vers un appareil par un fil, la phase, et revient par un autre, le neutre. Si un isolant s’abîme, une partie peut s’échapper par la carcasse métallique, puis par la terre… ou par la personne qui la touche. Le DDR repère cette fuite et coupe en une fraction de seconde. Il ne remplace pas le disjoncteur ordinaire, qui protège, lui, contre les surcharges et les courts-circuits.
Pour aller plus loin · le schéma TT
La maquette représente une installation en schéma TT : le neutre est relié à la terre à la source (prise de terre RB), les masses métalliques chez l’usager (prise de terre RA). Un défaut d’isolement fait passer un courant par le conducteur de protection PE, la terre RA, le sol, puis RB pour regagner la source.
- Condition de protection affichée par la maquette : RA × IΔn ≤ 50 V, soit RA ≤ 1 667 Ω à 30 mA, 167 Ω à 300 mA, 100 Ω à 500 mA.
- En TT, les résistances de terre limitent le courant de défaut à quelques ampères : trop peu pour qu’un disjoncteur ordinaire coupe vite. D’où le rôle central du différentiel.
- L’interrupteur différentiel (NF EN 61008) ne fait que la fonction différentielle ; le disjoncteur différentiel (NF EN 61009) y ajoute la protection contre les surintensités.
Tout ce qui part doit revenir
Imaginez un portier qui compte les entrées et les sorties : s’il manque quelqu’un à la sortie, c’est qu’il est parti ailleurs. Le DDR ne mesure pas ce que vous consommez, il compare l’aller et le retour. Radiateur ou lampe, peu importe : tant que rien ne fuit, l’écart est nul.
Pour aller plus loin · le courant différentiel
Sans fuite, Iphase = Ineutre. Le panneau Analyse affiche l’écart IΔ = Iphase − Ineutre et le rapport IΔ / IΔn sur une jauge.
- 30 mA sur une charge de 32 A, c’est environ 0,1 % du courant : c’est pourquoi la maquette affiche les courants au millième d’ampère.
- Faites varier le courant de charge de 0 à 32 A : IΔ ne bouge pas. Le DDR est insensible à la consommation.
- Revers du principe : une personne qui toucherait à la fois la phase et le neutre, isolée du sol, ne crée aucun déséquilibre. Le DDR ne la voit pas.
Le tore, une balance magnétique
Les fils d’aller et de retour sont enroulés autour d’un anneau magnétique, le tore. Chacun l’aimante, mais en sens contraire. Courants égaux : les deux effets s’annulent, comme deux équipes de même force qui tirent sur une corde. Dès qu’une fuite apparaît, une équipe faiblit, l’anneau reste aimanté par la différence, et une troisième bobine enroulée dessus voit naître un petit courant.
Pour aller plus loin · le flux et l’induction
Phase et neutre comptent le même nombre de spires, parcourues en sens opposés. Sans fuite, leurs ampères-tours s’annulent ; avec une fuite, il reste N·IΔ, qui crée un flux Φ ∝ IΔ.
- Au secondaire, la force électromotrice vaut e = −N·dΦ/dt : seule une variation de flux induit une tension. Le bouton « Alternatif ralenti » le montre : le courant induit, en jaune, est décalé d’un quart de période par rapport au flux, en violet.
- C’est pourquoi un différentiel classique détecte des fuites alternatives. Les types AC, A, F et B se distinguent par les formes de fuite qu’ils détectent (le type A ajoute le continu pulsé, le type B le continu lisse) ; la maquette ne les distingue pas.
Un petit signal, un grand geste
Le courant fourni par le tore est bien trop faible pour ouvrir lui-même les contacts. Il agit sur un relais où un aimant retient une petite palette : l’aimant faiblit, la palette se libère, un percuteur frappe la serrure, et c’est un ressort armé à l’avance qui ouvre brutalement les contacts. Comme une tapette à souris : un petit déclic libère une grande énergie. Phase et neutre sont coupés ensemble, la manette tombe sur O.
Pour aller plus loin · le relais et le mécanisme
- Relais polarisé : un aimant permanent retient la palette ; le courant induit crée un flux opposé qui la libère. L’énergie vient du défaut lui-même, sans alimentation auxiliaire.
- Le mécanisme est à déclenchement libre : l’appareil coupe même si l’on maintient la manette sur I.
- Temps de coupure maximaux cités par la maquette (type général, EN 61008) : 300 ms à IΔn, 150 ms à 2 IΔn, 40 ms à 5 IΔn. La maquette, elle, est ralentie pour qu’on voie chaque étape.
- Réarmer recharge le ressort, reverrouille la serrure et remet la palette contre l’aimant.
Sensibilité et seuil réel
La sensibilité, 30, 300 ou 500 mA, est la fuite à laquelle l’appareil doit couper à coup sûr. Le 30 mA protège les personnes : c’est celui des tableaux de logement. Mais l’appareil ne doit pas couper pour les petites fuites normales de nos appareils : sous la moitié de sa sensibilité, il ne coupe jamais. Chaque appareil a donc son propre seuil réel, entre la moitié et la totalité ; c’est ce que règle le curseur « Seuil réel ».
Pour aller plus loin · les seuils et les normes
- Sous IΔn/2, la norme interdit le déclenchement (pas de coupures intempestives) ; entre IΔn/2 et IΔn, elle l’autorise sans l’imposer ; à IΔn, il est obligatoire.
- Usages rappelés dans les « Repères normatifs » de la maquette : 30 mA pour la protection complémentaire des personnes sur les circuits terminaux ; 300 mA contre les contacts indirects et le risque d’incendie ; 500 mA en tête d’installation, avec une prise de terre adaptée.
- Dans un logement, la NF C 15-100 place tous les circuits derrière des différentiels 30 mA. Les petites fuites permanentes s’additionnent : on répartit donc les circuits sur plusieurs interrupteurs différentiels.
- Le seuil de 75 % proposé au départ est une valeur d’illustration. Un testeur de différentiel « en rampe » mesure le vrai seuil d’un appareil.
Le bouton Test et le réarmement
Le bouton Test crée une fuite artificielle : si l’appareil coupe, toute sa chaîne interne fonctionne. Il ne prouve pas que la prise de terre de la maison est bonne. Si l’appareil a coupé tout seul et recoupe dès qu’on le remonte, il y a un vrai défaut : inutile d’insister, il faut trouver l’appareil fautif ou appeler un électricien.
Pour aller plus loin · le circuit de test
- Le bouton relie la phase, prise en aval du tore, au neutre, pris en amont, à travers une résistance. Ce courant contourne l’enroulement neutre : pour le tore, c’est exactement une fuite.
- Dans la maquette, le courant de test vaut 2 × IΔn (60 mA pour un 30 mA) : le test fait donc toujours déclencher.
- Le test vérifie la chaîne tore, secondaire, relais, mécanisme. Il ne vérifie ni la prise de terre ni la continuité du conducteur de protection : cela se mesure avec un testeur d’installation.
- Les fabricants recommandent un essai régulier, souvent mensuel : se reporter à la notice de l’appareil.
Maquette pédagogique : un seul circuit monophasé en schéma TT, animation ralentie, flèches dans le sens conventionnel du courant. Le seuil, le courant de test et la taille des flèches sont des valeurs d’illustration. En réalité, tout se joue en moins de 300 ms.