Comment fonctionne un disjoncteur divisionnaire (MCB)

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 :

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 est évacué par des orifices d’aération dans le boîtier du MCB — c’est pourquoi les tableaux électriques nécessitent une ventilation et ne sont pas complètement étanchéifiés.

4. Le pouvoir de coupure (Icu)

Le pouvoir de coupure (Icu) 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.

Ce qu’un MCB ne fait PAS

Le MCB ne détecte pas les courants de défaut vers la terre (courants résiduels). 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 aux valeurs résiduelles de quelques milliampères létaux). 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 minimal (1,5 kA standard, 6 kA renforcé) 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.