Choix d'un disjoncteur

Choix d'un disjoncteur

Le choix d'un disjoncteur est déterminé par : les caractéristiques électriques de l'installation, l'environnement, les récepteurs et l'aptitude à la télécommande et au type de communication souhaité.

Le choix d'un disjoncteur s'effectue en fonction :

• des caractéristiques électriques de l'installation sur laquelle il est installé,
• de l'environnement dans lequel il se trouve, température ambiante, installation en armoire, conditions climatiques,
• des caractéristiques de pouvoir de coupure et de pouvoir de fermeture,
• des impératifs d'exploitation : sélectivité, nécessité ou non de fonctions auxiliaires telles que télécommande, commande rotative, contacts auxiliaires, bobines de déclenchement auxiliaire, insertion dans un réseau de communication local ou de supervision, etc,
• des règles d'installation, en particulier pour la protection des personnes,
• des caractéristiques des récepteurs, tels que moteurs, éclairage fluorescent, éclairage LED, transformateurs BT / BT, etc. Les problèmes posés par ces récepteurs sont examinés en détail au chapitre M.

  Ce qui suit s'attache au choix d'un disjoncteur dans les circuits de distribution.

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Choix du courant assigné en fonction de la température

Le courant assigné d'un disjoncteur est défini pour un fonctionnement de l'appareil dans une température ambiante donnée, en général :

• 30°C pour les disjoncteurs de type domestique,
• 40°C pour les disjoncteurs de type industriel.

Le comportement des disjoncteurs dans des conditions de température différentes dépend de la technologie des déclencheurs. (cf. Fig. H37).

Fig. H37 – Température ambiante

Déclencheurs magnétothermiques non compensés

Les disjoncteurs à déclencheurs thermiques non compensés ont un courant de déclenchement dépendant de la température.

Les disjoncteurs à déclencheurs thermiques non compensés ont un courant de déclenchement dépendant de la température. Si l'appareil est placé dans un coffret ou une armoire, ou dans une ambiance chaude, le courant de fonctionnement des déclencheurs thermiques peut être modifié. Les appareils Compact NSX sont calibrés à 40°C. Pour des températures ambiantes supérieures, la déflexion du bilame modifie le seuil de déclenchement. Il y a "déclassement" si l'appareil est soumis à une température supérieure à sa température de référence. Les constructeurs donnent donc pour leurs disjoncteurs des tableaux de déclassement (ex : Fig. H38a and H38b).

Les appareils de type modulaire (par exemple, gamme Acti 9 de Schneider Electric) sont souvent installés côte à côte dans des coffrets de faibles dimensions. Si des disjoncteurs sont susceptibles d’être simultanément en charge, un facteur de correction (par exemple, 0,8) doit être appliqué à leur courant d’emploi.

Exemple

Quel courant assigné choisir pour un iC60N ?

• devant protéger un circuit dont l'intensité d'emploi est 34 A,
• installé avec d'autres appareils côte à côte dans un coffret de distribution terminale,
• dans une température ambiante de 50°C.

Un iC60N calibre 40 A a, dans ces conditions, un courant d'emploi de 35,6 x 0,8 = 28,5 A (cf. Fig. H38a). Il ne peut donc pas convenir. Il faut choisir un iC60N, calibre 50 A dont le courant d'emploi est 44,0 x 0,8 = 35,2 A.

Exemples de tableaux de courants qui servent de base à la détermination de la protection en fonction de la température selon IEC 60898-1.

Fig. H38a – iC60H: courbe C - iC60N: courbes B et C (Température de référence: 30°C)

Calibre (A)	20°C	25°C	30°C	35°C	40°C	45°C	50°C	55°C	60°C
1	1,05	1,02	1,00	0,98	0,95	0,93	0,90	0,88	0,85
2	2,08	2,04	2,00	1,96	1,92	1,88	1,84	1,80	1,74
3	3,18	3,09	3,00	2,91	2,82	2,70	2,61	2,49	2,37
4	4,24	4,12	4,00	3,88	3,76	3,64	3,52	3,36	3,24
6	6,24	6,12	6,00	5,88	5,76	5,64	5,52	5,40	5,30
10	10,6	10,3	10,0	9,70	9,30	9,00	8,60	8,20	7,80
16	16,8	16,5	16,0	15,5	15,2	14,7	14,2	13,8	13,5
20	21,0	20,6	20,0	19,4	19,0	18,4	17,8	17,4	16,8
25	26,2	25,7	25,0	24,2	23,7	23,0	22,2	21,5	20,7
32	33,5	32,9	32,0	31,4	30,4	29,8	28,4	28,2	27,5
40	42,0	41,2	40,0	38,8	38,0	36,8	35,6	34,4	33,2
50	52,5	51,5	50,0	48,5	47,4	45,5	44,0	42,5	40,5
63	66,2	64,9	63,0	61,1	58,0	56,7	54,2	51,7	49,2

Fig. H38b – Disjoncteurs Compact NSX100-250 N/H/L équipé d’un déclencheur TM-D ou TM-G

Calibre	Temperature (°C)
(A)	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70
16	18,4	18,7	18	18	17	16,6	16	15,6	15,2	14,8	14,5	14	13,8
25	28,8	28	27,5	25	26,3	25,6	25	24,5	24	23,5	23	22	21
32	36,8	36	35,2	34,4	33,6	32,8	32	31,3	30,5	30	29,5	29	28,5
40	46	45	44	43	42	41	40	39	38	37	36	35	34
50	57,5	56	55	54	52,5	51	50	49	48	47	46	45	44
63	72	71	69	68	66	65	63	61,5	60	58	57	55	54
80	92	90	88	86	84	82	80	78	76	74	72	70	68
100	115	113	110	108	105	103	100	97,5	95	92,5	90	87,5	85
125	144	141	138	134	131	128	125	122	119	116	113	109	106
160	184	180	176	172	168	164	160	156	152	148	144	140	136
200	230	225	220	215	210	205	200	195	190	185	180	175	170
250	288	281	277	269	263	256	250	244	238	231	225	219	213

Déclencheurs magnétothermiques compensés

Ces déclencheurs comportent un bilame compensé en température qui garantit le déclenchement à la valeur de réglage du courant de surcharge (Ir ou Irth) en évitant l’influence de la température ambiante.

Par exemple

• Dans certains pays, les réseaux de distribution publique BT sont en schéma TT. La protection de l’installation électrique et de l’abonné est réalisée par des disjoncteurs fournis par le distributeur d’énergie. Ces disjoncteurs (de calibre généralement ≤ 60 A) ont un rôle tarifaire de contrôle de la consommation : ainsi ils déclenchent par protection thermique dès que la consommation dépasse la valeur contractuelle de l’abonnement. Afin de conserver un seuil de déclenchement thermique constant, ces disjoncteurs doivent être compensés sous une plage de température de – 5°C à + 40°C.
• Les disjoncteurs BT de calibre ≤ 630 A, équipés de déclencheurs magnétothermiques, ont généralement des déclencheurs compensés pour la même plage de température de – 5°C à + 40°C.

Déclencheurs électroniques

Les déclencheurs électroniques procurent l'avantage d'une très grande stabilité de fonctionnement lors des variations de température.

L'électronique procure au déclencheur l'avantage d'une très grande stabilité de fonctionnement lors des variations de température (cf. Fig. H39).

Cependant les appareils eux-mêmes subissent les effets de la température à leur voisinage.

Le déclassement de ces appareils est nécessaire pour garder une sécurité suffisante par rapport aux limites physiques de leurs composants (cuivrerie, capteurs, enveloppe, etc.).

Les constructeurs donnent généralement sous forme d'abaque les valeurs maximales de réglage des déclencheurs en fonction de la température.

Fig. H39 – Déclassement d’un disjoncteur Masterpact NW20 selon la température

Disjoncteur Masterpact NW20			40°C	45°C	50°C	55°C	60°C
H1/H2/H3	Débrochable prises AR horizontales	In (A)	2 000	2 000	2 000	1 980	1 890
		Réglage max. de Ir	1	1	1	0,99	0,95
L1	Débrochable prises AR de chant	In (A)	2 000	2 000	1 900	1 850	1 800
		réglage max. de Ir	1	1	0,95	0,93	0,90

Choix d'un seuil instantané magnétique ou court-retard

La Figure H40 récapitule les principales caractéristiques des déclencheurs magnétiques ou court-retard.

Fig. H40 – Différents déclencheurs magnétiques ou court-retard

Type	Déclencheur	Applications
	Seuil bas type B	Sources à faible puissance de court-circuit (générateurs) Grandes longueurs de câbles
	Seuil standard type C	Protection des circuits : cas général
	Seuil haut type D ou K	Protection des circuits en présence de fort courant d'appel (exemple : transformateurs ou moteurs)
	12 In type MA	Destiné à la protection des moteurs en association avec un discontacteur (contacteur avec protection contre lessurcharges)

Choix d'un disjoncteur selon le pouvoir de coupure

Un disjoncteur dans une distribution BT doit pouvoir couper (seul ou associé à un autre dispositif) le court-circuit présumé en son point d'installation (prescriptions de la CEI 60 364 partie 4-43 § 434.5.1).

L'installation d'un disjoncteur dans une distribution BT doit répondre à l'une des deux conditions suivantes :

• soit posséder un pouvoir de coupure Icu (ou Icn) au moins égal au courant de court-circuit présumé en son point d'installation,
• soit, si ce n'est pas le cas, être associé à un autre dispositif de coupure situé en amont et ayant le pouvoir de coupure nécessaire.

Dans ce dernier cas, les caractéristiques des deux dispositifs doivent être coordonnées de manière que l'énergie que laisse passer le dispositif placé en amont ne soit pas supérieure à celle que peut supporter sans dommage le dispositif placé en aval et les canalisations protégées par ces dispositifs.

Cette possibilité est mise à profit dans :

• des associations fusibles-disjoncteurs,
• des associations disjoncteurs-disjoncteurs appelées filiation qui utilisent le fort pouvoir de limitation des disjoncteurs Compact.

Pour la France, la norme d’installation NF C 15-100 CEI 60 364 partie 4-43 reconnaît dans les mêmes termes les prescriptions décrites ci-dessus.

Disjoncteurs pour schéma IT

Dans le schéma IT, les disjoncteurs peuvent avoir à faire face à une situation inhabituelle appelée double défaut terre, quand un deuxième défaut à la terre se produit en présence d'un premier défaut sur le côté opposé d'un disjoncteur (voir Fig. H59).

Dans ce cas, le disjoncteur doit éliminer le défaut avec une tension entre phases aux bornes d'un seul pôle, au lieu d'une tension phase - neutre. Le pouvoir de coupure du disjoncteur peut être modifié dans une telle situation.

L'annexe H de la norme CEI 60947-2 traite de cette situation et le disjoncteur utilisé dans un système IT doit avoir été testé selon cette annexe.

Quand un disjoncteur n'a pas été testé selon cette annexe, un marquage par le symbole doit être indiqué sur la plaque signalétique.

La réglementation dans certains pays peut ajouter des exigences supplémentaires.

Fig. H59 – Double défaut terre

Choix d’un disjoncteur général d’arrivée et des disjoncteurs principaux

Un seul transformateur

Si le transformateur est installé dans un poste d’abonné à comptage BT, certaines normes nationales exigent un disjoncteur à coupure visible (tel qu’un disjoncteur Compact NSX débrochable ou un disjoncteur Compact NSX associé à un interrupteur INV à coupure visible).

Exemple

(cf. Fig. H41)

Quel doit être le type de disjoncteur général pour une installation alimentée par un transformateur MT/BT triphasé 400 V de 250 kVA installé dans un poste d’abonné à comptage BT ?

In transformateur = 360 A

Icc (triphasé) = 9 kA

Un disjoncteur Compact NSX 400 N équipé d’un déclencheur Micrologic réglable sur la plage 160...400 A et ayant un pouvoir de coupure Icu de 50 kA est un choix adapté à cette application.

Fig. H41 – Exemple d'un transformateur et comptage BT

Plusieurs transformateurs en parallèle

(cf. Fig. H42)

Dans le cas d’une alimentation par plusieurs transformateurs, le disjoncteur d’arrivée d’un des transformateurs doit avoir un pouvoir de coupure tel qu’en cas de court-circuit en amont sur son arrivée, il puisse couper seul un courant de court-circuit alimenté par tous les autres transformateurs.

• Chaque disjoncteur principal DP d'un départ du tableau de distribution BT doit pouvoir couper un courant de court-circuit alimenté par tous les transformateurs connectés au jeu de barres soit dans l’exemple Icc DP = Icc1 + Icc2 + Icc3.
• Chaque disjoncteur général DG d'arrivée protégeant le secondaire d’un transformateur, doit pouvoir couper seul la valeur maximale d’un courant de court-circuit situé sur le circuit en amont, soit par exemple Icc = Icc2 + Icc3 pour un court-circuit situé juste en amont du disjoncteur DG1.

  De cette considération, il ressort que :

  • le disjoncteur général protégeant l’arrivée du transformateur ayant la plus faible puissance doit pouvoir couper le courant de court-circuit le plus élevé (fourni par tous les autres transformateurs),
  • le disjoncteur général protégeant l’arrivée du transformateur ayant la plus forte puissance doit pouvoir couper le courant de court-circuit le moins élevé (fourni par tous les autres transformateurs).

En conséquence chaque disjoncteur général, dont le courant de réglage est déterminé par le calibre en kVA de son seul transformateur d'alimentation, doit être aussi dimensionné en terme de pouvoir de coupure qui dépend des autres transformateurs.

Note : les conditions essentielles pour réaliser la marche en parallèle de 3 transformateurs sont résumées ci-après :

1. tous les transformateurs doivent être du même type de couplage primaire-secondaire,

2. les rapports de transformation des tensions à vide doivent être identiques,

3. les impédances de court-circuit doivent être égales.

Par ailleurs, pour des transformateurs ayant un rapport supérieur à 2 entre les puissances nominales, la marche en parallèle n’est pas recommandée.

Par exemple, un transformateur de 750 kVA avec une impédance de court-circuit Zcc = 6% peut fonctionner correctement en parallèle avec un transformateur de 1000 kVA ayant la même impédance de court-circuit Zcc = 6%. Les deux transformateurs sont automatiquement chargés proportionnellement à leur puissance en kVA.

Fig. H42 – Transformateurs en parallèle

Le tableau de la Figure H43 indique pour les schémas les plus courants (deux ou trois transformateurs de même puissance) le courant maximal de court-circuit que doit couper chaque disjoncteur général et chaque disjoncteur principal (respectivement DG et DP dans la Figure H42).

Le tableau est établi en faisant les hypothèses suivantes :

• la puissance de court-circuit du réseau triphasé en amont est de 500 MVA,
• les transformateurs sont de type standard 20 kV/400 V,
• la connexion entre le transformateur et le disjoncteur général de chaque circuit est réalisée par des câbles unipolaires de 5 mètres,
• la connexion entre un disjoncteur général (d’arrivée) et un disjoncteur principal (de départ) est réalisée par des barres de 1 mètre,
• l’appareillage est installé dans des tableaux fermés dans une température ambiante de 30°C.

Fig. H43 – Intensités maximales des courants de court-circuit que doivent couper un disjoncteur général et un disjoncteur principal avec plusieurs transformateurs en parallèle

Nombre et puissance des transformateurs 20 kV/400 V S (en kVA)	Disjoncteur général Pouvoir de coupure Icu minimal (PdC en kA)	Disjoncteur général (sélectivité totale avec les départs)	Disjoncteur principal Pouvoir de coupure Icu minimal (PdC en kA)	Disjoncteur principal Choix pour un courant assigné In de 250 A
2 x 400	14	NW08N1/NS800N	27	NSX250F
3 x 400	28	NW08N1/NS800N	42	NSX250N
2 x 630	22	NW10N1/NS1000N	42	NSX250N
3 x 630	44	NW10N1/NS1000N	67	NSX250S
2 x 800	19	NW12N1/NS1250N	38	NSX250N
3 x 800	38	NW12N1/NS1250N	56	NSX250H
2 x 1,000	23	NW16N1/NS1600N	47	NSX250N
3 x 1,000	47	NW16N1/NS1600N	70	NSX250H
2 x 1,250	29	NW20N1/NS2000N	59	NSX250H
3 x 1,250	59	NW20N1/NS2000N	88	NSX250S
2 x 1,600	38	NW25N1/NS2500N	75	NSX250S
3 x 1,600	75	NW25N1/NS2500N	113	NSX250L
2 x 2,000	47	NW32N1/NS3200N	94	NSX250S
3 x 2,000	94	NW32N1/NS3200N	141	NSX250L

De plus, ce tableau indique des choix de disjoncteurs Schneider Electric :

• pour le disjoncteur général,
• pour le disjoncteur principal pour la valeur de courant assigné 250 A, à titre d’exemple.

Exemple

(cf. Fig. H44)

• 3 transformateurs de 800 kVA (soit In = 1155 A) en parallèle.

  La lecture du tableau de la Figure H43 permet de déduire dans ce cas :

  • le pouvoir de coupure (PdC) minimum Icu = 38 kA
  • directement, le choix du disjoncteur Compact NS 1250N (In = 1250 A, Icu = 50 kA).
• Choix des disjoncteurs principaux DP :

  La lecture du tableau de la Figure H43 permet en effet :

  • le pouvoir de coupure (PdC) minimum Icu = 56 kA 
  • directement, le choix du disjoncteur Compact NSX 250H (In =250 A, Icu = 70 kA), pour le départ 250 A, disjoncteur DP1.

    Afin d’optimiser la distribution BT, il est cependant recommandé de choisir pour les disjoncteurs principaux de ces trois départs des disjoncteurs limiteurs respectivement de NSX 400 L, NSX 100 L et NSX 250 L. Le pouvoir de coupure de tous ces disjoncteurs est Icu = 150 kA.

    Le choix de ces disjoncteurs permet en effet :

  • d’être sélectifs (sélectivité totale) avec les disjoncteurs en amont (Compact NS 1250 N),
  • de mettre en œuvre la technique de filiation et, donc, de réaliser d’importantes économies sur les disjoncteurs installés en aval.

Fig. H44 – Exemple de transformateurs en parallèle

Choix des disjoncteurs divisionnaires et des disjoncteurs terminaux

La valeur du courant de court-circuit en tout point de l'installation peut être obtenue sur des tableaux à partir de la valeur du courant de court-circuit à l'origine de l'installation

A partir des tableaux de la Figure G39, la valeur du courant de court-circuit triphasé peut être déterminée rapidement en tout point de l’installation connaissant :

• l’intensité du courant de court-circuit à un point situé en amont de l’emplacement du disjoncteur concerné,
• la longueur, la section et la nature de la canalisation située entre ces deux points.

  Il suffit ensuite de choisir un disjoncteur dont le pouvoir de coupure est supérieur à la valeur lue dans le tableau.

Calcul détaillé du courant de court-circuit

Afin de calculer plus précisément le courant de court-circuit, notablement lorsque le pouvoir de coupure du disjoncteur est légèrement plus faible que le courant de court-circuit déduit du tableau, il est nécessaire d’utiliser la méthode indiquée à la page Courant de court-circuit.

Emploi des disjoncteurs Phase-Neutre

Correspondance : CEI 60947-2 et NF EN 60947-2

Ces disjoncteurs sont munis uniquement d’un seul déclencheur sur la phase et peuvent être installés en schéma TT, TN-S et IT.

En schéma IT, les condition suivantes doivent cependant être respectées :

• la condition (B) du tableau de la Figure G63 pour la protection du conducteur neutre contre les surintensités en cas d’un défaut double,
• le pouvoir de coupure du disjoncteur, si le courant de court-circuit triphasé est :
  • inférieur à 10 kA, le disjoncteur Phase-Neutre doit être capable de couper sur un pôle (à la tension phase-phase) un courant de double défaut égal à 15% du courant présumé de court-circuit triphasé au point d’installation,
  • supérieur à 10 kA, le disjoncteur Phase-Neutre doit être capable de couper sur un pôle (à la tension phase-phase) un courant de double défaut égal à 25% du courant présumé de court-circuit triphasé au point d’installation,

Ces conditions s’appliquent aussi au choix des disjoncteurs bipolaires, tripolaires et tétrapolaires.

• la protection contre les contacts indirects : elle est assurée selon les règles du schéma IT.

Cette prescription est indiquée dans la norme CEI 60364-4-43 au paragraphe 431.2.2 et dans la norme CEI 60947-2 annexe H.

En France, la norme NF C 15-100 reprend, en termes identiques, les articles de la norme CEI 60364-4-43.

Pouvoir de coupure insuffisant

Dans une distribution électrique à basse tension, il arrive parfois, principalement pour les installations de forte puissance, que l’intensité du courant présumé de court-circuit Icc soit supérieure au pouvoir de coupure Icu du disjoncteur que l’on souhaite installer.

Les solutions ci-après peuvent être envisagées :

• solution 1 : utiliser la technique de filiation si le disjoncteur situé en amont est de type limiteur et le permet,
• solution 2 : remplacer un disjoncteur situé en amont non limiteur par un disjoncteur limiteur. Cette solution est intéressante économiquement seulement si un ou deux appareils sont concernés,
• solution 3 : associer un fusible de type gG ou aM en amont du disjoncteur. Cette association doit respecter les règles suivantes :
  • choisir un fusible de calibre approprié,
  • ne pas installer de fusible sur le conducteur neutre sauf dans certains cas d’installation en schéma IT. En schéma IT si le courant de double défaut conduit à un courant de court-circuit supérieur au pouvoir de coupure du disjoncteur, un fusible peut être aussi installé sur le conducteur neutre à condition que la fusion de ce fusible provoque le déclenchement du disjoncteur.