Comment fonctionne un AFDD

Le problème que l’AFDD résout

Les arcs électriques sur des connexions desserrées ou des isolants détériorés sont l’un des mécanismes par lesquels une installation met le feu aux matériaux qui l’entourent. Le courant qui traverse un arc série est généralement inférieur au courant nominal du disjoncteur — un arc de quelques ampères sur un circuit avec un disjoncteur calibré à 16A ne déclenche rien. L’interrupteur différentiel ne déclenche pas non plus, car les courants dans L et N sont égaux. L’arc brûle en silence pendant des heures, surchauffant les matériaux combustibles environnants.

Les causes fréquentes des défauts d’arc dans les installations résidentielles :

• Conducteurs pincés sous une vis ou par un meuble (détérioration de l’isolant)
• Connexions desserrées dans les boîtes, tableaux ou prises (contact intermittent)
• Câbles détériorés lors de rénovations (perçage, frottement mécanique)
• Isolant usé sur de vieux câbles ou sur des tronçons souples
• Rongeurs qui rongent l’isolant des câbles
• Humidité infiltrée dans les boîtes ou les prises
• Prises avec des fiches défectueuses ou mal montées

Ce qu’est un défaut d’arc

Un arc électrique est une décharge électrique continue à travers un milieu gazeux — le plasma ionisé peut atteindre plus de 6 000°C dans les installations basse tension, suffisant pour enflammer immédiatement tout matériau combustible à proximité. Les défauts d’arc se présentent sous trois formes :

Fig. 1 — Les trois types de défaut d’arc détectés par l’AFDD

La différence par rapport à l’arc « normal » (celui de l’ouverture d’un disjoncteur ou d’un relais) :

• L’arc de commutation (disjoncteur, relais) : dure quelques millisecondes, la chambre de coupure le contrôle intentionnellement
• Le défaut d’arc : persistant, intermittent, apparaît à des endroits imprévus (boîtes, prises, derrière les appareils), impossible à éteindre sans couper le courant

Comment l’AFDD détecte l’arc

Le principe fondamental : un arc électrique génère un bruit électromagnétique haute fréquence (100 kHz – 1 MHz) superposé à la sinusoïde de 50 Hz. Ce bruit apparaît surtout aux passages par zéro de la sinusoïde — l’instant où l’arc peut se réamorcer. L’AFDD capte le courant du circuit au moyen d’un transformateur de courant (CT ou bobine de Rogowski), filtre la composante de 50Hz et analyse numériquement ce qui reste.

Un DSP (processeur de signal numérique) exécute des algorithmes de reconnaissance de motifs qui identifient la signature d’un arc et la distinguent du bruit des charges normales (variateurs, moteurs, alimentations à découpage). Si la signature correspond à un défaut d’arc, l’AFDD commande le déclenchement immédiat du circuit.

La structure interne d’un AFDD

Un AFDD compact à fonction combinée (AFDD + RCBO) intègre plusieurs mécanismes physiques distincts :

Les composants clés d’un AFDD moderne :

• La bobine de Rogowski — capteur de courant à réponse dans le domaine HF (100kHz–1MHz) ; elle capte la signature de l’arc sans être saturée par le courant à la fréquence industrielle
• La carte PCBA avec microprocesseur DSP — effectue la conversion analogique-numérique et exécute l’algorithme de détection, qui distingue la signature de l’arc du bruit des charges ordinaires
• Le relais de déclenchement — commandé par le microprocesseur ; il déconnecte le circuit en quelques dizaines de millisecondes
• Le tore différentiel (dans les versions combinées) — détecte le courant résiduel de 30mA, identique à celui d’un RCCB/RCBO
• La lame bimétallique (dans les versions combinées) — déclenchement thermique en cas de surcharge, identique à celui d’un disjoncteur
• La chambre de coupure de l’arc — éteint l’arc de commutation au déclenchement, comme dans tout disjoncteur

Temps de déconnexion selon l’IEC 62606

La norme IEC 62606 (SR EN 62606 en Roumanie) impose des temps de déconnexion maximaux en fonction du courant d’arc — plus l’arc est fort, plus l’AFDD doit réagir vite :

La norme calcule l’énergie totale de l’arc pour évaluer le risque d’incendie. L’AFDD n’agit pas à la première « suspicion », mais seulement lorsque l’énergie accumulée dépasse le seuil de danger — évitant ainsi les fausses alarmes dues à des étincelles accidentelles. Le tableau complet de la norme compte deux paliers de plus : 16 A → 0,15 s et 63 A → 0,12 s. Toutes les valeurs concernent l’arc série, dont le courant est limité par la charge. L’arc parallèle (phase–neutre ou phase–PE) est essayé séparément, à des courants présumés bien plus élevés, avec un critère fondé sur le nombre de demi-alternances d’arc dans un intervalle donné.

Le défi des fausses alarmes

Le problème clé dans la conception d’un AFDD est d’éviter les fausses alarmes. Certaines charges normales génèrent un bruit HF similaire à celui d’un arc :

• Variateurs (triac) — coupent la sinusoïde à un angle contrôlé, générant du HF
• Moteurs électriques — étincelles au collecteur (balai) ou aux contacts des relais de démarrage
• Alimentations à découpage (SMPS) — fonctionnent volontairement à des dizaines–centaines de kHz
• Sèche-cheveux, aspirateurs — moteur universel à balais
• Onduleurs et chargeurs rapides — transitions de tension brusques

L’IEC 62606 ne fixe aucun taux statistique de fausses alarmes. L’immunité est vérifiée par des essais avec des charges typiques — aspirateur, variateurs à triac, alimentations à découpage, outils à moteur universel — et par des essais de masquage, dans lesquels l’arc doit être détecté même en présence de ces charges. La manière dont l’appareil distingue l’arc de leur bruit relève de l’algorithme de chaque fabricant.

Variantes d’intégration dans le tableau

La SR EN 62606, à laquelle renvoient les mises à jour 2023 (point 4.1.5.8.3), décrit trois variantes constructives : a) un dispositif unique muni d’un système qui ouvre le circuit protégé ; b) un dispositif unique qui intègre un dispositif de protection — un disjoncteur selon SR EN 60898-1 ou un DDR selon SR EN 61008-1, SR EN 61009-1, SR EN 62423 ; c) une unité distincte assemblée sur place avec un dispositif de protection déclaré. Dans le tableau, elles arrivent généralement sous la forme des produits ci-dessous :

La variante AFDD + RCBO est la plus complète : un seul appareil de 2 modules assure la protection contre les arcs (AFDD), l’électrocution (DDR 30mA) et les surintensités (disjoncteur). Il remplace trois appareils distincts et économise de la place dans le tableau.

Où il est recommandé/obligatoire

La norme IEC 60364-4-42 (article 421.7) recommande un AFDD sur les circuits terminaux en courant alternatif dans :

• Chambres — câbles cachés dans les murs, matériaux combustibles (matelas, tapis, rideaux)
• Séjour et bureau — absents de la liste de la norme, mais à envisager comme recommandation de conception : forte densité d’appareils, prises fortement sollicitées
• Bâtiments à ossature combustible — maisons en bois, greniers, combles
• Zones à risque d’incendie élevé — entrepôts de matériaux inflammables, collections de biens irremplaçables
• Logements de type HMO (Houses in Multiple Occupation) et résidences étudiantes — un exemple tiré de la réglementation britannique BS 7671 (A2:2022), pas de l’IEC 60364-4-42
• Bâtiments résidentiels de grande hauteur (plus de 18m ou 6 étages) — réglementation britannique depuis 2022, modèle pour les futures mises à jour européennes

Référence normative — les mises à jour 2023

La norme internationale pour les AFDD est l’IEC 62606 (SR EN 62606 en Roumanie), qui définit les exigences de performance, les méthodes d’essai et les seuils de détection.

Les mises à jour 2023 de l’I7-2011 (arrêté MDLPA n° 959/2023, Monitorul Oficial n° 512 du 12 juin 2023) rendent l’AFDD obligatoire. L’art. 4.2.2.10 l’exige, « comme mesure spéciale », sur tous les circuits en courant alternatif d’un courant assigné d’au plus 32 A dans les locaux aménagés pour le sommeil des bâtiments résidentiels — prises et éclairage confondus. La même obligation s’applique aux unités d’hébergement, crèches, jardins d’enfants, écoles primaires et aux constructions à ossature bois de niveau de stabilité au feu III–V. L’art. 4.2.2.11 exempte les circuits des récepteurs ayant un rôle de sécurité incendie, et l’art. 4.2.2.12 exige que l’AFDD soit installé à l’origine du circuit qu’il protège.

Dans un logement ordinaire, cela signifie un AFDD sur chaque circuit qui dessert une chambre, prises et éclairage confondus. Le séjour et le bureau ne figurent pas dans la liste ; là, l’AFDD reste un choix du concepteur.