Danger pour les biens
Un conducteur parcouru par un courant trop fort chauffe. Si l’échauffement dépasse ce que l’isolant supporte, celui-ci se dégrade et peut provoquer un incendie.
M5 · Protections
Une installation électrique ne se contente pas d’amener le courant : elle doit aussi être capable de se couper d’elle-même quand quelque chose tourne mal. C’est le rôle des protections. Ce module touche directement aux deux raisons d’être de la norme : empêcher l’incendie et empêcher l’électrocution. Ce sont deux dangers distincts, traités par deux dispositifs distincts — les confondre est l’erreur classique du débutant, et une erreur qui peut tuer. On apprend ici à reconnaître chaque protection, à lire ce qu’elle annonce, et à comprendre exactement contre quoi elle protège… et contre quoi elle ne protège pas.
Objectifs de fin de module
Section intitulée « Objectifs de fin de module »À l’issue de ce module, je suis capable de :
- Distinguer les deux familles de risques — surintensités et défauts d’isolement — et le dispositif qui traite chacune.
- Expliquer la différence entre surcharge et court-circuit, et les rôles des déclencheurs thermique et magnétique.
- Lire les caractéristiques d’un disjoncteur : calibre, courbe (B, C, D), pouvoir de coupure.
- Justifier que le disjoncteur protège d’abord le conducteur, et relier son calibre à la section du câble.
- Énoncer le principe du dispositif différentiel et justifier le seuil de 30 mA pour la protection des personnes.
- Choisir le type de différentiel (AC, A, F, B) adapté à un circuit donné.
- Expliquer le rôle du parafoudre et les critères qui rendent sa pose obligatoire, et le principe de sélectivité.
Concepts clés
Section intitulée « Concepts clés »| Concept | Définition courte |
|---|---|
| Surintensité | Courant supérieur à celui que le circuit peut supporter durablement |
| Surcharge | Surintensité modérée et durable dans un circuit sain |
| Court-circuit | Contact direct entre conducteurs actifs ; courant très élevé, quasi instantané |
| Disjoncteur divisionnaire | Appareil réarmable de protection contre les surintensités |
| Calibre (In) | Courant nominal que le disjoncteur laisse passer en permanence |
| Courbe de déclenchement | Plage de courant du déclenchement magnétique (B, C, D) |
| Déclencheur thermique | Bilame réagissant à la surcharge ; réponse temporisée |
| Déclencheur magnétique | Électroaimant réagissant au court-circuit ; réponse quasi instantanée |
| Pouvoir de coupure | Courant de court-circuit maximal coupé sans destruction de l’appareil |
| Dispositif différentiel (DDR) | Appareil détectant un courant de fuite à la terre |
| Sensibilité (IΔn) | Courant de fuite qui provoque le déclenchement (30, 300, 500 mA) |
| Interrupteur différentiel | DDR sans protection contre les surintensités ; protège un groupe de circuits |
| Disjoncteur différentiel | Réunit protection différentielle et protection contre les surintensités |
| Type de différentiel | Forme d’onde du courant de défaut détecté (AC, A, F, B) |
| Parafoudre | Composant limitant les surtensions transitoires (foudre, manœuvres réseau) |
| Sélectivité | Coordination telle que seul le dispositif le plus proche du défaut déclenche |
Exigences NF C 15-100 mobilisées
Section intitulée « Exigences NF C 15-100 mobilisées »- Tout circuit doit être protégé contre les surintensités par un dispositif coupant la phase et le neutre. NF C 15-100 [section ?].
- Tous les circuits terminaux doivent être protégés par un dispositif différentiel de sensibilité au plus 30 mA (protection des personnes). NF C 15-100 [section ?].
- Les circuits sont répartis sur plusieurs dispositifs différentiels, de façon qu’un défaut ne prive pas le logement de toute alimentation. NF C 15-100 [section ?].
- Certains circuits imposent un différentiel de type A : notamment la plaque de cuisson et le lave-linge. NF C 15-100 [section ?].
- Le pouvoir de coupure des disjoncteurs doit être au moins égal au courant de court-circuit présumé au point d’installation. NF C 15-100 [section ?].
- La pose d’un parafoudre est obligatoire selon une analyse du risque (densité de foudroiement, mode d’alimentation, paratonnerre, équipements sensibles). NF C 15-100 [section ?].
Les sections précises seront confirmées en M9. En l’absence de la norme achetée (cf. SPECS §3), on triangule via les guides Promotelec et les guides fabricants (Legrand, Schneider, Hager).
1. Deux dangers, deux protections
Section intitulée « 1. Deux dangers, deux protections »Une installation doit se prémunir contre deux dangers sans rapport l’un avec l’autre :
Danger pour les personnes
Si une partie métallique normalement hors tension se retrouve sous tension, la personne qui la touche peut être traversée par un courant : électrocution (M2).
À chaque danger correspond un dispositif, et chacun surveille une grandeur différente :
| Danger | Cause | Conséquence | Dispositif | Grandeur surveillée |
|---|---|---|---|---|
| Surintensité | Surcharge ou court-circuit | Échauffement → incendie | Disjoncteur (ou fusible) | L’intensité dans le circuit |
| Défaut d’isolement | Isolant défaillant, masse mise sous tension | Électrocution | Dispositif différentiel | L’écart entre courant aller et courant retour |
2. Les surintensités : surcharge et court-circuit
Section intitulée « 2. Les surintensités : surcharge et court-circuit »Le mot « surintensité » recouvre deux phénomènes très différents.
La surcharge. Le circuit est sain — aucun défaut — mais on lui demande plus que ce pour quoi il a été dimensionné : trop d’appareils sur la même ligne, un moteur qui force. Le courant dépasse modérément le courant admissible du conducteur. L’échauffement est progressif : le danger n’est pas immédiat, mais une surcharge prolongée cuit lentement l’isolant. Il faut donc couper — mais en temporisant, car une pointe brève (le courant d’appel d’un moteur au démarrage, par exemple) est normale et ne doit pas faire déclencher.
Le court-circuit. Deux conducteurs actifs entrent en contact direct — phase-neutre, phase-phase — avec une impédance quasi nulle. Le courant explose : il peut atteindre des milliers d’ampères en une fraction de seconde. Les effets sont thermiques (fusion, projection de métal) et électrodynamiques (efforts mécaniques violents), et ils sont immédiats. Il faut couper le plus vite possible, quasi instantanément.
| Critère | Surcharge | Court-circuit |
|---|---|---|
| État du circuit | Sain, simplement trop sollicité | Défaut franc entre conducteurs |
| Intensité | Modérément supérieure à l’admissible | Très élevée (milliers d’ampères) |
| Apparition | Progressive | Quasi instantanée |
| Exigence de coupure | Rapide mais temporisée | Quasi instantanée |
C’est parce qu’il doit traiter ces deux cas opposés que le disjoncteur embarque deux mécanismes distincts.
3. Le disjoncteur divisionnaire
Section intitulée « 3. Le disjoncteur divisionnaire »Le disjoncteur divisionnaire (ou modulaire) est l’appareil réarmable qui protège un circuit contre les deux formes de surintensité. Il réunit deux déclencheurs :
- Le déclencheur thermique — un bilame, lame formée de deux métaux à dilatation différente, que le courant échauffe. En surcharge, le bilame se courbe progressivement et finit par libérer le mécanisme. Sa réponse est temporisée : d’autant plus rapide que la surcharge est forte. C’est lui qui tolère les courants d’appel brefs.
- Le déclencheur magnétique — un électroaimant qui, au-delà d’un seuil de courant, attire instantanément le mécanisme de déclenchement. Sa réponse est quasi instantanée : il est dédié aux courants de court-circuit.
Le calibre (In). C’est le courant nominal — le courant que le disjoncteur laisse passer en permanence sans déclencher. Les valeurs sont normalisées : 2, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40 A… En résidentiel, les calibres courants des circuits terminaux sont 10, 16, 20 et 32 A.
La courbe de déclenchement (B, C, D). Elle caractérise le seuil du déclencheur magnétique, exprimé en multiples du calibre In :
| Courbe | Seuil magnétique | Usage typique |
|---|---|---|
| B | 3 à 5 × In | Circuits résistifs, grandes longueurs, faible courant de court-circuit |
| C | 5 à 10 × In | Usage général résidentiel — la courbe par défaut |
| D | 10 à 20 × In | Charges à fort courant d’appel (moteurs, transformateurs) |
En résidentiel, la courbe C est le standard : elle laisse passer les courants d’appel normaux des appareils domestiques sans déclencher intempestivement, tout en coupant les véritables court-circuits. La courbe B se rencontre sur certaines longues lignes ; la courbe D sur des circuits moteur spécifiques.
Le pouvoir de coupure. C’est le courant de court-circuit maximal que le disjoncteur est capable de couper sans se détruire. Si le court-circuit présumé à l’endroit où l’appareil est posé dépasse son pouvoir de coupure, l’appareil peut être détruit — voire exploser — au lieu de protéger. La règle est simple : pouvoir de coupure ≥ courant de court-circuit présumé au point d’installation. En résidentiel, les disjoncteurs modulaires affichent couramment 3, 4,5 ou 6 kA ; la valeur réellement nécessaire dépend de la proximité du transformateur et de la longueur des câbles, et se détermine lors de la conception du tableau (M10).
Phase et neutre. En résidentiel, le disjoncteur coupe à la fois la phase et le neutre, ce qui autorise un sectionnement effectif du circuit — indispensable à la consignation hors tension (M2).
4. Le disjoncteur protège le conducteur
Section intitulée « 4. Le disjoncteur protège le conducteur »C’est l’idée fausse la plus répandue : on croit que le disjoncteur protège l’appareil branché au bout du circuit. Non. Le disjoncteur protège d’abord le conducteur — le câble lui-même.
Sa mission est d’empêcher que le câble ne chauffe au-delà de ce que son isolant supporte. C’est pourquoi le calibre du disjoncteur est lié à la section du conducteur qu’il protège, et non à la puissance de l’appareil alimenté. La règle de cohérence : le calibre doit être inférieur ou égal au courant admissible du conducteur.
Voici les associations usuelles en résidentiel — le dimensionnement complet (courant admissible selon le mode de pose, la température, le groupement de câbles) est l’objet de M6 ; on retient ici le principe et les cas les plus courants :
| Section (cuivre) | Calibre maximal du disjoncteur | Exemples de circuits |
|---|---|---|
| 1,5 mm² | 16 A | Éclairage, volets roulants |
| 2,5 mm² | 20 A | Prises, lave-linge, four, chauffe-eau |
| 6 mm² | 32 A | Plaque de cuisson |
5. Le courant différentiel résiduel — protéger les personnes
Section intitulée « 5. Le courant différentiel résiduel — protéger les personnes »On passe au second danger : l’électrocution. Le dispositif qui l’adresse est le dispositif différentiel à courant résiduel (DDR).
Le principe. Dans un circuit sain, tout le courant qui part par la phase revient par le neutre : à chaque instant, les deux sont égaux. Un dispositif différentiel mesure en permanence, au moyen d’un tore magnétique, la somme des courants de la phase et du neutre. Tant que tout va bien, cette somme est nulle.
Si une partie du courant s’échappe vers la terre — par exemple à travers le corps d’une personne touchant une masse mise accidentellement sous tension, ou par un défaut d’isolement — le courant qui revient par le neutre devient plus faible que celui parti par la phase. La somme n’est plus nulle : c’est le courant différentiel résiduel. Lorsqu’il atteint la sensibilité du dispositif, celui-ci coupe le circuit.
La sensibilité (IΔn). C’est le courant de fuite qui provoque le déclenchement :
| Sensibilité | Rôle |
|---|---|
| 30 mA | Protection des personnes — obligatoire sur les circuits terminaux |
| 300 mA / 500 mA | Protection contre les risques d’incendie par défaut d’isolement (ce n’est pas la protection des personnes) |
Pourquoi 30 mA ? Le seuil découle directement de la tolérance du corps humain étudiée en M2 : au-delà de quelques dizaines de milliampères traversant l’organisme, la fibrillation cardiaque devient possible. Un dispositif 30 mA coupe — et coupe vite — avant que le courant de fuite n’atteigne un niveau durablement dangereux. Ce n’est pas un nombre rond arbitraire : c’est un seuil physiologique.
Deux matériels à ne pas confondre.
- L’interrupteur différentiel assure la fonction différentielle et la coupure, mais pas la protection contre les surintensités. Placé en tête d’un groupe de circuits, il protège plusieurs disjoncteurs divisionnaires situés en aval. Il a un calibre (25, 40, 63 A) qui doit être cohérent avec le courant total des circuits regroupés.
- Le disjoncteur différentiel réunit dans un seul appareil la protection différentielle et la protection contre les surintensités. Plus encombrant et plus cher, on le réserve à un circuit unique que l’on veut isoler (un circuit sensible, ou un circuit que l’on ne veut pas voir coupé par le défaut d’un voisin).
La NF C 15-100 impose que tous les circuits terminaux soient sous protection 30 mA, et que les circuits soient répartis sur plusieurs dispositifs différentiels : ainsi, un défaut sur un groupe ne plonge pas tout le logement dans le noir.
6. Les types de différentiels : AC, A, F, B
Section intitulée « 6. Les types de différentiels : AC, A, F, B »Le type d’un différentiel indique quelles formes de courant de défaut il sait détecter. Tous les courants de fuite ne sont pas des sinusoïdes parfaites : l’électronique des appareils modernes (redresseurs, variateurs, alimentations à découpage) déforme l’onde. Un différentiel qui ne « voit » pas une certaine forme de courant ne déclenchera pas sur ce défaut — la protection devient illusoire.
| Type | Détecte | Pour quels circuits |
|---|---|---|
| AC | Courants de défaut alternatifs sinusoïdaux uniquement | Type historique, aujourd’hui à éviter : presque tous les appareils contiennent de l’électronique |
| A | Type AC + courants continus pulsés | Type de référence minimal en résidentiel ; exigé notamment pour plaque de cuisson et lave-linge |
| F | Type A + composantes haute fréquence | Circuits à variateur de vitesse (certains lave-linge, climatiseurs, PAC) |
| B | Type F + courants continus lisses | Bornes de recharge VE, photovoltaïque avec onduleur sans séparation galvanique |
Chaque type englobe le précédent : un type A fait tout ce que fait un type AC, et davantage ; le type B est le plus complet.
En pratique pour le manoir :
- Le type A est le minimum partout ; le type AC est considéré comme dépassé.
- Les circuits plaque de cuisson et lave-linge exigent un type A (NF C 15-100).
- La borne de recharge VE (M17) impose un type B — sauf si la borne intègre elle-même un dispositif de détection du courant continu, auquel cas un type A peut suffire : point à vérifier sur la fiche technique de la borne.
- L’installation photovoltaïque (M16) relève aussi du type B selon la technologie de l’onduleur.
7. Le parafoudre — se protéger des surtensions
Section intitulée « 7. Le parafoudre — se protéger des surtensions »Un troisième risque, distinct des deux premiers : les surtensions transitoires. Une surtension est une pointe de tension très brève mais très élevée, capable de détruire l’électronique et, dans les cas sévères, d’amorcer un incendie. Deux origines principales :
- La foudre — coup direct sur le bâtiment ou sur la ligne, ou surtension induite par un coup tombé à proximité.
- Les manœuvres sur le réseau — coupures et réenclenchements, commutations de gros appareils.
Le parafoudre est un composant qui, en fonctionnement normal, reste invisible (très haute impédance) et qui, dès que la tension dépasse un seuil, devient très conducteur pour écouler la surtension vers la terre et l’écrêter avant qu’elle n’atteigne les équipements.
| Type | Rôle | Où |
|---|---|---|
| Type 1 | Écoule le courant de foudre directe | Bâtiments équipés d’un paratonnerre |
| Type 2 | Écrête les surtensions induites | Tableau principal — le cas courant en résidentiel |
| Type 3 | Protection fine complémentaire | Au plus près d’équipements sensibles |
L’obligation. La pose d’un parafoudre n’est pas systématique : elle résulte d’une analyse du risque prévue par la NF C 15-100, qui croise la densité de foudroiement de la commune (carte du niveau kéraunique), le mode d’alimentation (les lignes aériennes sont plus exposées), la présence d’un paratonnerre et la sensibilité ou la criticité des équipements. NF C 15-100 [section ?].
Pour le manoir : bâti ancien souvent en zone rurale, alimentation possiblement aérienne, équipements sensibles et nombreux (domotique KNX, photovoltaïque, PAC, VDI). Le parafoudre de type 2 au tableau principal est donc à considérer comme probablement obligatoire — la décision sera tranchée en M9 et M18 avec la carte de foudroiement de la commune. Dans le doute, et vu la valeur des équipements installés, sa pose reste de toute façon recommandée. Le parafoudre est lui-même associé à un disjoncteur de protection dédié.
8. Coordination des protections : la sélectivité
Section intitulée « 8. Coordination des protections : la sélectivité »Un tableau comporte plusieurs étages de protection : disjoncteur de branchement en tête (M3), interrupteurs différentiels, disjoncteurs divisionnaires. Quand un défaut survient sur un circuit, on veut que seul le dispositif le plus proche du défaut déclenche — et non celui en amont, qui couperait toute une partie de l’installation, voire le logement entier.
C’est la sélectivité : organiser les protections pour que le défaut soit isolé au plus près, sans pénaliser le reste de l’installation. Elle s’obtient en jouant sur les calibres (le dispositif amont a un calibre supérieur) et sur les temporisations (différentiels sélectifs, repérés « S », légèrement temporisés en amont des différentiels instantanés).
La conception détaillée de la sélectivité d’un tableau est traitée en M10. À ce stade, retenir le principe : les protections forment une cascade, et chaque étage doit laisser à l’étage inférieur le soin de traiter ce qui le concerne.
Vidéos sélectionnées
Section intitulée « Vidéos sélectionnées »| Source | Sujet couvert | Durée |
|---|---|---|
| Disjoncteurs type B, C, D : les courbes de coupure | Calibre, courbes B/C/D, pouvoir de coupure | — |
| Différence entre disjoncteur différentiel et interrupteur différentiel | Les deux dangers, les deux protections | — |
| Disjoncteur magnéto-thermique : protection et courbes | Déclencheurs thermique et magnétique, courant d’appel | ~7 min |
| Interrupteur différentiel : constitution et fonctionnement | Tore, sensibilité 30 mA, choix du type | — |
| Le fonctionnement du parafoudre (Un éclair de génie #3) — Hager France | Surtensions, types 1/2/3, critères d’obligation | — |
Étude de cas — manoir
Section intitulée « Étude de cas — manoir »Livrable attendu : un dossier dossier-manoir/M5/ contenant :
-
inventaire-protections-existant.md— relevé des protections du tableau existant du manoir : pour chaque disjoncteur, son calibre et sa courbe ; pour chaque différentiel, sa sensibilité et son type ; présence ou absence de parafoudre. Signaler les non-conformités évidentes : différentiels de type AC, circuits sans protection 30 mA, calibre incohérent avec la section du câble. Ces points sont des dangers, à traiter comme tels. -
besoins-protections-cible.md— pour chaque circuit envisagé du manoir (à partir de l’inventaire des charges de M1 et des circuits pressentis), indiquer le calibre et la courbe du disjoncteur, et le type de différentiel requis — en justifiant les type A obligatoires (plaque, lave-linge) et les éventuels type B (borne VE, photovoltaïque). Ce document ne fige pas encore le tableau complet (M10), mais en prépare les choix. -
parafoudre-manoir.md— note courte : la commune du manoir relève-t-elle d’une obligation de parafoudre ? Consigner le niveau kéraunique relevé, le mode d’alimentation constaté, et conclure (obligatoire / recommandé), en marquant explicitement ce qui reste à confirmer en M9.
Ces livrables alimentent M6 (sections des conducteurs), M10 (conception du tableau) et M16/M17 (photovoltaïque, borne VE).
Travaux pratiques sur le banc d’essai
Section intitulée « Travaux pratiques sur le banc d’essai »-
Décoder les protections du banc. Sur le coffret du banc d’essai (inter-différentiels, disjoncteurs divisionnaires, parafoudre — cf. SPECS §8), relever pour chaque appareil son marquage complet : calibre, courbe, sensibilité, type, pouvoir de coupure. Dresser le tableau récapitulatif.
-
Tester les différentiels. Actionner le bouton de test « T » de chaque interrupteur différentiel : vérifier le déclenchement, réarmer, consigner. Bien distinguer ce que ce test prouve (le mécanisme) de ce qu’il ne prouve pas (la mise à la terre).
-
Simuler surcharge et court-circuit. Sur le simulateur Falstad (SPECS §5), construire un circuit simple et observer la différence entre une surcharge (montée progressive du courant) et un court-circuit (pointe brutale) : relier ce comportement aux déclencheurs thermique (temporisé) et magnétique (instantané).
-
Auditer les associations calibre / section. Pour chaque circuit du banc, confronter la section du conducteur réellement posé au calibre du disjoncteur qui le protège. Repérer toute incohérence : un calibre supérieur au courant admissible de la section est une non-conformité dangereuse.
-
Lire des disjoncteurs réels. Rassembler plusieurs disjoncteurs de calibres et de courbes variés ; pour chacun, décoder intégralement le marquage, puis le placer correctement sur un schéma unifilaire — ce qui réinvestit directement M4.
Quiz de validation
Section intitulée « Quiz de validation »Seuil : 80 %.
Fiche de synthèse
Section intitulée « Fiche de synthèse »FORMATION ÉLECTRICITÉ — M5 — Fiche de synthèse================================================
DEUX DANGERS — DEUX PROTECTIONS Surintensité → échauffement → INCENDIE → DISJONCTEUR Défaut isolt. → masse sous tension → ÉLECTROCUTION → DIFFÉRENTIEL Il faut LES DEUX. Un disjoncteur ne protège pas les personnes ; un différentiel ne protège pas les conducteurs.
SURINTENSITÉS Surcharge : circuit sain trop sollicité ; montée progressive → coupure rapide mais TEMPORISÉE (thermique/bilame) Court-circuit : contact franc entre conducteurs ; courant énorme → coupure QUASI INSTANTANÉE (magnétique/électroaimant)
DISJONCTEUR DIVISIONNAIRE Calibre In : 2 / 6 / 10 / 16 / 20 / 25 / 32 A … Courbe (seuil magnétique) : B = 3-5 × In C = 5-10 × In D = 10-20 × In → courbe C = standard résidentiel Pouvoir de coupure ≥ courant de court-circuit présumé (3 / 4,5 / 6 kA) Coupe la phase ET le neutre. Le disjoncteur protège le CONDUCTEUR : calibre ≤ admissible du câble. 1,5 mm² → 16 A 2,5 mm² → 20 A 6 mm² → 32 A NE JAMAIS monter en calibre pour faire cesser un déclenchement.
DIFFÉRENTIEL (DDR) Mesure la somme phase + neutre ; fuite à la terre → somme ≠ 0 → coupe. Sensibilité : 30 mA = personnes / 300-500 mA = incendie Interrupteur différentiel = un groupe de circuits (pas de surintensité) Disjoncteur différentiel = différentiel + surintensité, 1 circuit Ne protège PAS d’un contact phase-neutre. Bouton test « T » régulier.
TYPES DE DIFFÉRENTIEL (chacun englobe le précédent) AC : alternatif sinus seul — DÉPASSÉ, à éviter A : + continu pulsé — minimum partout ; obligatoire plaque, lave-linge F : + haute fréquence — circuits à variateur B : + continu lisse — borne VE, photovoltaïque
PARAFOUDRE Contre les surtensions transitoires (foudre, manœuvres réseau). Type 1 (paratonnerre) / Type 2 (tableau, courant) / Type 3 (fine). Obligation = analyse du risque (foudroiement, alimentation…).
SÉLECTIVITÉ Seul le dispositif le plus proche du défaut doit déclencher. Réglée par les calibres et les temporisations (détail en M10).À conserver avec les fiches M0 à M4. Les choix de calibres et de sections seront affinés en M6, puis assemblés dans le tableau du manoir en M10.