Le « déclenchement fantôme » dans les circuits protégés par GFCI

04-24-2012 |

Par Jack Smith

« Solid Ground » (Bases Solides) traite aujourd'hui des disjoncteurs différentiels de fuite à la terre (GFCI), de leur importance et du dépannage des circuits protégés par GFCI.

Le GFCI est l'un des appareils de sécurité résidentiels, commerciaux et industriels les plus utilisés. Les types les plus répandus sont les prises de courant monophasées utilisées dans les foyers à proximité des sources d'eau, comme dans les cuisines, les salles de bains et en extérieur. La plupart des États exigent depuis des décennies des GFCI dans certaines zones d'installations résidentielles. Cependant, la norme électrique pour les machines industrielles NFPA 79 impose également leur utilisation dans les applications industrielles.

Les GFCI sont conçus pour empêcher les dommages corporels liés aux défauts électriques pouvant amener l'électricité à traverser les personnes pour aller à la terre. Le GFCI interrompt rapidement le courant électrique si ce dernier suit un chemin à la terre non prévu même si la quantité de courant est trop faible pour déclencher un disjoncteur classique. Bien que les fusibles et disjoncteurs soient également des dispositifs de protection, ils sont conçus pour protéger les équipements et installations des courts-circuits et des défauts électriques de grande amplitude qui pourraient provoquer des incendies électriques et des dommages matériels. Lorsque les fusibles et disjoncteurs classiques se déclenchent, l'énergie dépasse largement la quantité mortelle. Mais la plupart des GFCI se déclenchent à environ 6 mA.

Le GFCI utilise un transformateur de courant (CT) pour détecter la différence entre le courant de ligne fourni vers la charge et le courant neutre revenant de la charge. Idéalement, cette différence doit être de 0 car les deux courants s'annulent. S'il y a un différentiel entre les courants, celui-ci devient l'entrée vers un comparateur dans le GFCI, qui change d'état lorsque le différentiel se situe autour de 6 mA. Lorsque le comparateur change d'état, il déclenche un redresseur qui interrompt l'alimentation à la sortie du GFCI.

Les GFCI doivent être vérifiés tous les mois à l'aide des boutons portant les mentions « Test » et « Reset » situés à l'avant. En plus de vérifier le bon fonctionnement, le test mensuel permet d'exercer les composants mécaniques de la prise. Des testeurs de GFCI simples sont disponibles pour moins de 15 $. Cependant, pour moins de 150 $, des testeurs électriques industriels de haute qualité peuvent vérifier des circuits sous tension et tester des tensions AC et DC, la résistance, la continuité, la rotation de phase entre deux phases quelconques, ainsi que les GFCI.

Rechercher la cause

Lorsqu'un GFCI se déclenche, il y a forcément une raison. Ne vous contentez pas de remettre le GFCI en place, vous devez également rechercher la cause du déclenchement.

Un défaut de terre peut se produire lorsque le courant électrique trouve un chemin à la terre non prévu. Les causes habituelles d'un défaut de terre sont l'usure de l'isolation, la conductivité de la poussière, l'eau ou d'autres « sols mous ». Plus de 80 % des courts-circuits d'équipements sont causés par des défauts de terre et 90 % de ces derniers sont causés par une isolation détériorée des fils et câbles. Si un humain devient un chemin non prévu, même un faible courant de 75 mA peut engendrer une fibrillation ventriculaire.

Le défaut de terre est également connu sous le nom de courant de fuite. Bien que l'isolation de câblage soit conçue pour garder l'électricité dans le conducteur, tous les isolants ont une certaine conductivité. Même l'air n'est pas un isolant parfait. L'isolation conduit le courant au travers de chemins à la fois électriquement résistifs et capacitifs. Si l'isolation est ancienne ou endommagée, sa résistance est plus faible et le courant de fuite pourrait devenir important. Une isolation protégeant des conducteurs plus longs dispose d'une capacité électrique plus élevée, ce qui peut provoquer davantage de courant de fuite.

Sur les circuits protégés par GFCI, le courant de fuite peut provoquer un déclenchement inutile et intermittent. Pour le dépannage de ces déclenchements fantômes intermittents, parfois, rechercher la cause du courant de fuite peut vous faire gagner du temps. Lorsque plusieurs appareils sont connectés sur un circuit, le courant de fuite est cumulatif et peut très bien atteindre plusieurs milliampères. Le fait d'ajouter plus d'équipements à un circuit protégé par GFCI peut déclencher ce dernier de façon aléatoire, ce qui rend le problème difficile à diagnostiquer.

Commencez par mesurer le courant de fuite, puis identifiez la source. Utilisez une pince multimètre de courant de fuite pour effectuer ces mesures. Les pinces multimètres de courant de fuite s'apparentent aux pinces multimètres utilisées pour mesurer les courants de charge. Cependant, les pinces multimètres de courant de fuite sont plus performantes pour mesurer des courants inférieurs à 5 mA.

Testez des circuits monophasés en appliquant la pince aux conducteurs de phase et neutre. Testez des circuits triphasés en appliquant la pince autour de tous les conducteurs. Si un conducteur neutre est présent, appliquez également la pince autour de celui-ci. La valeur mesurée correspondra au courant allant à la terre. Pour mesurer la totalité du courant de fuite circulant vers la mise à la terre souhaitée, positionnez la pince autour du conducteur de terre.

Mesurez le courant de fuite sur chaque branche du circuit pour déterminer celle dont le courant de fuite est plus important que les autres. Si une des branches présente un courant de fuite anormalement élevé, assurez-vous que l'équipement fonctionne correctement. N'oubliez pas que les filtres de suppression de surtension et les condensateurs situés sur les entrées d'alimentation de certains équipements électroniques peuvent augmenter la capacité électrique globale du circuit, ce qui peut augmenter le courant de fuite. Évaluez la fuite de la branche du circuit chargé lorsque l'équipement est en marche. Mettre l'équipement hors tension vous permet d'évaluer la fuite au niveau du câblage du circuit.

Si toutes les branches de l'équipement fonctionnent correctement et que les câblages ont été vérifiés, il est possible que la fuite cumulative causée par le filtrage d'entrée de l'équipement électronique soit suffisamment élevée pour provoquer le déclenchement aléatoire du GFCI. Dans ce cas, pensez à redistribuer la charge sur chaque branche du circuit ou à ajouter des circuits pour augmenter la capacité.

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Je souhaite que cette rubrique vous soit utile. J'aimerais que vous soyez en mesure d'appliquer les connaissances que « Solid Ground » (Bases Solides) vous apporte dans votre travail de tous les jours et en toute sécurité. Je voudrais aussi connaître les sujets que vous désireriez voir abordés dans cette rubrique. N'hésitez pas à me contacter par e-mail sur [email protected] avec vos commentaires et suggestions. Si je n'ai pas la réponse, je la trouverai.

En attendant le prochain article de « Solid Ground », gardez les pieds sur terre !