Comment fonctionne un disjoncteur divisionnaire (MCB)
Un MCB (disjoncteur divisionnaire) est l’appareil de protection le plus répandu dans un tableau électrique résidentiel. Il protège le circuit contre les surcharges et les courts-circuits, mais il ne détecte pas les petits courants de défaut vers la terre (courants résiduels de l’ordre du milliampère). Lors d’un défaut franc phase–masse en schéma TN, c’est justement lui qui coupe le circuit, à condition que l’impédance de la boucle de défaut soit assez faible (Zs·Ia ≤ U0, I7-2011 Art. 4.1.4.1.10). Voici ce qui se passe à l’intérieur lorsqu’il déclenche.
Les composants internes
Un MCB standard contient cinq systèmes fonctionnels qui travaillent ensemble :
- Les bornes — vis ou pinces de fixation des conducteurs
- La lame bilame — deux métaux soudés (généralement cuivre et acier) à coefficients de dilatation différents, qui se courbe à la chaleur
- La bobine électromagnétique — un enroulement parcouru par le courant du circuit, avec noyau mobile
- Le mécanisme de déclenchement — un levier à ressort qui maintient ou libère les contacts
- La chambre d’extinction de l’arc — un empilement de plaquettes d’acier qui fragmente et refroidit l’arc électrique à l’ouverture des contacts
1. Protection thermique — la surcharge
Lorsque le courant dépasse le courant assigné In inscrit sur le MCB, la lame bilame commence à chauffer. Comme les deux métaux se dilatent différemment, la lame se courbe progressivement. À une flexion suffisante, elle libère le levier de déclenchement et les contacts s’ouvrent.
Le mécanisme thermique a une caractéristique de temps inversement proportionnelle à la surcharge : à 1,5×In il peut durer quelques minutes, à 5×In quelques secondes. La norme IEC 60898-1 impose que le MCB ne doit pas déclencher en moins de 1 heure à 1,13×In (courant de non-déclenchement), mais doit déclencher en moins de 1 heure à 1,45×In.
2. Protection magnétique — le court-circuit
Lors d’un court-circuit, le courant augmente brutalement à des valeurs de dizaines ou de centaines de fois In. La bobine électromagnétique génère instantanément un fort champ magnétique qui attire le noyau mobile. Celui-ci agit directement sur le mécanisme de déclenchement, ouvrant les contacts en moins de 10 millisecondes.
Le seuil du courant magnétique de déclenchement varie selon la caractéristique (courbe de déclenchement) du MCB :
| Courbe | Seuil magnétique | Applications typiques |
|---|---|---|
| B | 3–5 × In | Circuits résistifs, éclairage, câbles longs |
| C | 5–10 × In | Prises, usage résidentiel général |
| D | 10–20 × In | Moteurs, transformateurs, lampes à décharge |
3. La chambre d’extinction de l’arc
Lorsqu’un contact sous tension s’ouvre, un arc électrique se forme entre les deux contacts — une colonne de plasma ionisé à des milliers de degrés Celsius. Si l’arc n’est pas éteint rapidement, les contacts fondent et le MCB devient inutilisable, voire dangereux.
La chambre d’extinction contient un empilement de fines plaquettes d’acier qui :
- fragmentent le long arc en une série d’arcs courts
- refroidissent rapidement le plasma, réduisant sa conductivité
- forcent la désionisation du gaz entre les contacts
Tout cela se produit en quelques millisecondes. Le gaz chaud sort par les ouïes du boîtier du MCB, à l’intérieur du tableau ; c’est pourquoi on respecte devant ces ouïes les distances indiquées par le fabricant. Ce n’est pas le gaz de l’arc qui décide si un tableau peut être étanche : les coffrets IP54 ou IP65 équipés de MCB sont des produits courants, et leur dimensionnement, ventilation éventuelle comprise, dépend de la puissance dissipée par les appareils.
4. Le pouvoir de coupure (Icn)
Le pouvoir de coupure (dans la IEC 60898-1, le pouvoir de coupure assigné en court-circuit, Icn) est le courant de court-circuit maximal que le MCB peut interrompre sans se détruire. Il s’exprime en kA et doit être supérieur au courant de court-circuit présumé au lieu d’installation.
Valeurs typiques :
- 6 kA — standard pour les installations résidentielles (grande distance par rapport au transformateur)
- 10 kA — nécessaires au tableau principal d’un immeuble ou lorsque le tableau est proche du transformateur
- 15–25 kA — installations industrielles ou à l’origine de l’installation
Ce qu’un MCB ne fait PAS
Le MCB ne détecte pas les petits courants résiduels vers la terre (de l’ordre du milliampère). Si une personne touche le conducteur de phase et que le courant traverse le corps humain vers la terre, le MCB ne déclenchera pas (le courant dans le circuit est presque le même — la différence est trop faible pour activer le mécanisme thermique ou magnétique : des courants résiduels de quelques dizaines ou centaines de milliampères, dangereux pour l’homme, sont négligeables devant les seuils du MCB). C’est le rôle du RCCB ou du RCBO.
Norme de référence
La norme de référence pour les MCB à usage domestique est la IEC 60898-1 (SR EN 60898-1 en Roumanie), qui définit les caractéristiques B/C/D, le pouvoir de coupure assigné en court-circuit Icn (valeurs normalisées 1,5 / 3 / 4,5 / 6 / 10 kA et au-delà, jusqu’à 25 kA) et les temps de déclenchement en surcharge et en court-circuit.
La norme I7-2011 fait référence au MCB dans le contexte de la protection contre les surintensités (Chap. 4.3) et de la sélectivité des protections (Art. 4.3.7.1) : les MCB en cascade doivent être coordonnés de sorte qu’en cas de défaut, celui le plus proche du défaut déclenche, et non celui de l’arrivée.
ElectroSchema
Dans le tableau électrique visuel d’ElectroSchema, le MCB se place sur les rails DIN avec le courant assigné et la caractéristique choisis. La règle de validation V44 vérifie automatiquement la sélectivité entre le MCB de la colonne et ceux des circuits : elle avertit si les bandes magnétiques des deux se chevauchent, mais aussi quand les bandes sont séparées alors que l’Icc présumé aux barres, saisi au tableau, dépasse le seuil magnétique minimal du MCB amont — au-delà de ce courant, les deux peuvent déclencher, la sélectivité n’est donc que partielle. Les différentiels en cascade ont leur propre règle, V29.
Discussion
Les commentaires sont modérés avant publication. Votre e-mail n’est pas affiché publiquement.