ELCB Utilisé pour la Protection de Quoi ?

Un ELCB protège les personnes contre les chocs électriques dus à une fuite à la terre, c’est-à-dire des courants actifs s’échappant à travers des matériaux d’isolation endommagés, de l’eau ou même un corps humain. Cependant, ce terme désigne deux instruments complètement différents, et seul l’un d’eux est encore produit aujourd’hui. Le type à déclenchement par tension protégeait contre la présence d’un niveau de tension élevé sur les boîtiers métalliques, tandis que le type à déclenchement par courant est ce que l’on appelle aujourd’hui RCCB ou DDR, et cet appareil est celui qui assure la protection contre le choc électrique pour la personne se tenant au sol.

Réponse courte : ELCB signifie disjoncteur de fuite à la terre, utilisé pour la protection des personnes et des équipements contre l’impact du courant de fuite à la terre. Il existe deux types principaux. L’ELCB à déclenchement par tension (VO-ELCB) se déclenche en cas d’augmentation du potentiel entre les parties métalliques de l’installation et une électrode de terre isolée séparée lorsque la tension atteint une certaine valeur, environ 50 V, en environ 200-500 millisecondes. Cette version n’est plus utilisée. Le second type est l’ELCB moderne à déclenchement par courant, qui correspond au RCCB contemporain régi par la norme IEC 61008. La sensibilité est sélectionnable de 10 mA à 300 mA et le temps de déclenchement est de 25 à 40 ms. Si une spécification mentionne encore ELCB de nos jours, cela signifie en fait RCCB, mesuré en mA.

Deux appareils, un nom

La terminologie est assez trompeuse, ce qui a entraîné de réels dangers lorsque les deux produits portaient le même nom dans l’industrie. La bonne approche consiste à différencier par les mesures effectuées par chaque appareil.

ELCB à déclenchement par tension (VO-ELCB). Il mesure le potentiel entre toutes les structures métalliques de l’installation – cadres, conduits, boîtiers – et l’électrode de terre isolée distante. Une fois que le potentiel augmente à environ 50 V, l’appareil ouvre le circuit principal.
ELCB à déclenchement par courant. Il compare le courant circulant dans la ligne avec le courant revenant par le fil neutre. Toute différence indique que le courant circule par un autre chemin. En raison de cette confusion, cet appareil a été renommé dispositif à courant résiduel par l’IEC et est aujourd’hui acheté sous les noms de DDR, RCCB ou RCBO.

En d’autres termes, le principe est le même dans les deux cas – un relais à verrouillage est utilisé, l’alimentation électrique entrante étant connectée via les contacts de l’interrupteur, ce qui signifie qu’une fois que l’appareil déclenche, il déconnecte l’installation et ne se reconnecte pas tant qu’il n’a pas été réarmé.

Il est important d’être précis sur ce que signifie “ fuite à la terre ”, car c’est le phénomène que les deux appareils sont conçus pour détecter : un courant qui quitte le circuit prévu et retourne à la terre par un chemin non prévu. C’est ce que un défaut à la terre est et comment il diffère d’un court-circuit, et c’est le risque spécifique qu’un ELCB a été conçu pour interrompre.

Fonctionnement du type à déclenchement par tension

Il y a deux bornes de terre avec un VO-ELCB et le conducteur de terre y est intentionnellement acheminé. Une borne est connectée aux conducteurs protégeant l’équipement, et l’autre borne est connectée à l’électrode de terre. La bobine de détection est située entre ces deux bornes.

Si une installation est saine, aucun courant ne circule le long de ce chemin et la tension (différence de potentiel) reste à une valeur très faible. En cas de défaut d’isolation et si un boîtier métallique devient sous tension, le courant de défaut commence à circuler vers la terre via l’électrode de terre, la tension sur la structure métallique dépasse la référence de terre distante, et la bobine de détection détecte cette augmentation provoquant le déclenchement de l’appareil à une tension d’environ 50 volts.

Faites attention à la limitation de la couverture de l’appareil. Cet appareil ne peut reconnaître les défauts que lorsque le courant est conduit en retour par l’électrode connectée. En pratique, cela signifie :

Peu importe où la défaillance se produit dans le conducteur de terre, l’ELCB devient inutile, sans aucun signe indiquant ce dysfonctionnement.
Toute autre connexion à la terre dans le système protégé, telle qu’une seconde électrode de terre, des tuyaux connectés, etc., peut provoquer un contournement du capteur par le courant et neutraliser l’appareil.
Si une personne au sol entre en contact avec un fil sous tension, le courant ne passe pas par l’électrode câblée, et par conséquent ne sera pas détecté par l’appareil. C’est cette limitation qui a conduit à la disparition du produit du marché.

Il y a un point qui rend ce dispositif à activation par tension meilleur que d’autres, et je dois le mentionner par souci d’honnêteté : il était moins susceptible de déclenchements intempestifs, et il pouvait détecter les défauts de terre en courant continu qui ne peuvent pas être détectés par un dispositif inductif. Cependant, ces avantages ne justifient pas l’utilisation d’un appareil qui fonctionne sans le moindre signe de défaillance et qui ne remplit pas sa fonction principale.

Pourquoi les ELCB sont tombés en désuétude

Trois problèmes méritent d’être mentionnés par ordre d’importance.

Dépendance à la terre. Le fonctionnement normal des systèmes de sécurité incendie basés sur la tension dépend d’une installation de terre correcte et fonctionnelle ainsi que de la présence d’une électrode de référence indépendante. Dans les bâtiments anciens, les fils de terre endommagés et rouillés sont l’un des problèmes les plus courants rencontrés par les ingénieurs électriciens. Si l’appareil ne peut pas signaler une coupure de fil, il ne remplit aucun objectif de sécurité.
Vitesse et sensibilité. Le seuil de 50 V et le temps de coupure de 200 à 500 ms laissent une large marge de décision. L’appareil à courant résiduel se déclenche à 30 mA en 25-40 ms, ce qui est le temps permettant la survie. Par conséquent, le problème de temps et de courant impliqué dans la physique de la fibrillation ventriculaire conduit à la perte d’efficacité de l’ELCB.
Les normes ont suivi une voie différente. La norme IEC 61008 définit les exigences techniques, les performances, les tests et le marquage des disjoncteurs différentiels sans protection contre les surintensités intégrée, tandis que la norme IEC 61009 régule les performances de ceux avec protection contre les surintensités. Cependant, les ELCB à commande de tension sont exclus de la liste des exigences de sécurité par les normes modernes, ce qui signifie qu'ils ne peuvent être identifiés que par leurs violations lors du prochain audit de sécurité.

En conséquence, les personnes responsables de la maintenance des bâtiments équipés d'anciens ELCB doivent comprendre que leur remplacement ne signifie pas un échange d'équipement mais une mise à niveau du système de câblage de terre utilisé avec les anciennes unités. La comparaison qui importe lorsque vous en arrivez là est entre les options de détection de courant, et comment un RCCB et un RCBO diffèrent en largeur, coût et si un disjoncteur MCB séparé est nécessaire est la décision qui se pose réellement lors d'une rénovation.

ELCB vs DDR vs DRCC vs DPN

Il existe quatre types d'appareils, chacun avec des fonctions distinctes, et un seul est tombé en désuétude.

Le MCB est un interrupteur électromécanique conçu pour réagir à un courant excessif dans le circuit. Il répond bien aux défauts causés par les surcharges ou les courts-circuits. Cependant, il ne réagit à aucun courant de défaut car ces courants sont trop faibles pour provoquer une opération significative de l'appareil.
L'appareil de courant de défaut, ou RCCB, est capable de mesurer le déséquilibre entre le courant envoyé et le courant de retour et ne fonctionne qu'en cas de courant de fuite. Cependant, il ne fournit aucune protection contre les surintensités et se situe donc plus haut dans la hiérarchie, les MCB étant alimentés en aval.
Le RCBO est une combinaison de MCB et RCCB dont l'avantage est que le circuit reçoit toujours une protection contre le courant de défaut. Cela protège le système d'une coupure complète même si un circuit présente un défaut.
Le VO-ELCB est un appareil obsolète utilisé dans les anciens systèmes.

La sélection de la sensibilité détermine si l'appareil sauvera effectivement des vies. Selon les normes, 30 mA est choisi pour les circuits terminaux alimentant les prises de courant et autres endroits présentant un danger pour les personnes ; 100 mA pour l'appareil fonctionnant dans les circuits d'alimentation ; et 300 mA est requis en cas de risque d'incendie. Il est impératif de se rappeler qu'un appareil de 100 mA ne peut jamais remplacer un appareil de 30 mA dans aucun cas. Des appareils comme la gamme RCCB bipolaire calibrée de 16 à 125 A en versions Type AC et Type A sont l'alternative moderne à un ELCB ancien à cette même position dans le tableau.

Une autre distinction clé est apparue en raison des changements de charges au fil du temps. Les types de courant résiduel — A.C, A, F ou B — se réfèrent aux types de courants de fuite que l’appareil peut reconnaître. Le type A.C ne régit que les courants de fuite sinusoïdaux en courant alternatif, et il est désormais obsolète pour l’application aux charges électroniques récentes. Le type A couvre les courants pulsés en courant continu qui s’appliquent à la plupart des alimentations à découpage, des alimentations sans interruption et des moteurs. Le type F comprend plusieurs fréquences couvrant jusqu’à un kilohertz pour certains onduleurs monophasés, machines à laver et pompes à chaleur. En ce qui concerne le type B, nous sommes désormais guidés par la norme IEC 62423, ce qui signifie que le type B ne comprend pas seulement du courant continu lisse, mais est également celui requis pour les chargeurs de véhicules électriques, les onduleurs photovoltaïques ainsi que les moteurs industriels. Aujourd’hui, spécifier le type A.C pour l’application est une méprise évidente, qui devient manifeste lorsque la charge que l’appareil protège n’est plus résistive.

Où les trouver encore

Les disjoncteurs différentiels à commande par tension (ELCB) sont encore utilisés dans les anciennes installations résidentielles et commerciales légères, ainsi que dans certains sites industriels qui utilisent encore la conception d’origine et dans les pays où l’utilisation de ce type s’est répandue avant l’avènement des dispositifs à détection de courant. Le fait que certains de ces dispositifs soient encore utilisés complique les choses. En effet, un appareil qui semble fonctionner correctement dans une installation pleinement fonctionnelle peut être désactivé par un défaut de terre au moment même où il devrait fonctionner.

Les ELCB à commande par courant sont sur un pied d’égalité différent. Leur utilisation est répandue dans des domaines tels que le génie électrique et la technologie industrielle en Asie du Sud-Est et en Inde, même si le nom fonctionnel de ce type d’appareils a été changé en “ disjoncteurs à commande par courant ” (ou “ RCCB ” en abrégé). Un bordereau des quantités demandant un “ ELCB ” demande toujours un RCCB à la place. Pour confirmer si un appareil est de type mA, il est nécessaire de vérifier la fiche technique pour la mesure de qualité attendue au lieu de vérifier son nom sur l’emballage : si l’appareil est classé en milliampères, cela signifie qu’il est de type à commande par courant. La même convention de dénomination est utilisée dans la pratique régionale dans les endroits où la protection contre les fuites à la terre est mise à niveau sur des bâtiments anciens, comme dans cet aperçu de la manière dont la protection contre les fuites à la terre est spécifiée et retrofitée aux Philippines, où le cadre réglementaire local et l’équipement disponible sur le marché ne sont pas toujours alignés.

Rétrofit d’une installation ancienne

Changer un ELCB n’est pas aussi simple que de remplacer un appareil par un autre. Cinq vérifications cruciales doivent être effectuées ; sinon, l’ELCB ne se comportera pas correctement, déclenchant soit pour de mauvaises raisons, soit ne fonctionnant pas du tout.

Système de terre. Dans un circuit VO-ELCB, il est nécessaire de connecter les conducteurs de terre à travers l’appareil. Dans ce cas, il sera nécessaire de vérifier les connexions de terre au lieu de simplement s’y fier.
Neutre. Les dispositifs à courant différentiel détecteront toutes les lignes actives. Par conséquent, afin d’éviter les déclenchements intempestifs, il ne doit y avoir aucune connexion à la terre pour les conducteurs neutres en aval du dispositif et tous les conducteurs doivent être séparés sans masses communes.
Sensibilité et discrimination. Il est essentiel de choisir 30 mA pour les circuits avec protection sensible, tandis que pour un circuit moins sensible, le dispositif avec un courant nominal de 100–300 mA doit être choisi.
Type de charge. Le type de courant résiduel de l’ELCB doit être sélectionné en fonction de la nature de la charge. Les équipements avec variateur de vitesse, onduleur ou tout équipement DC nécessitent l’utilisation de dispositifs de Type A, F ou B au lieu des ELCB de Type AC.
Exigence de protection contre les surintensités dans le même circuit. La disponibilité d’un espace très limité dans le tableau de commande peut nécessiter l’utilisation de modules spéciaux combinant les deux fonctions. Un Disjoncteur 63 A en configurations 1P à 4P avec courbes de déclenchement Type B, C ou D is the overcurrent half of that pairing, and the trip curve is chosen against the inrush of whatever the circuit actually feeds.

One last piece of advice that should be considered by whoever advises on the work is to take advantage of the replacement of ELCB to inspect the earth system as a whole; the old device was the only installation where the proper functioning depended on this ground connection. If the ground connection was faulty, there would be no warning on the installation, while the new device would not be useful.

Questions Fréquemment Posées

What does an ELCB protect against?

Earth leakage refers to a condition whereby the current escapes from the live wire through an unplanned route, possibly even via a human body. The voltage-operated earth leakages work when current gets back to earth through the metal parts of the equipment connected to its electrical earth, disconnecting at around 50 V. The current-operated earth leakages work against the leakage itself and are available at different dependence on current starting from 10 mA to 300 mA (standard is 30 mA for safety in a final circuit).

Why is ELCB no longer used?

The voltage-operated type of earth leakage circuit breaker has been eliminated due to its silent failure and inability to detect the important fault. Its operational principle only allows to detect the leakage flowing through its earth electrode, and any cut of earth conductor or any additional earthing in the circuit is going to be fatal for its proper function without giving any signal. Its current can’t be detected in case a human is touching the ground. Being at the level of around 50 V for cutting, and 200-500 ms for reaction, the voltage-operated type of ELCB does not provide appropriate level of shock protection. In comparison, the current-operated ELCBs are measuring the current imbalance directly, work independently of the integrity of paths to the earth and shut down within 25-40ms for 30 mA.

What is the difference between a GFCI circuit and an ELCB?

They tackle the same issue by employing a different threshold and different reference point. The GFCI is considered a Class A product by US UL standards and reacts to current leakage between 4 and 6 mA within 1/40 seconds countrywide public safety code guidelines mandatory application say bathrooms, kitchens, garages, outdoors and several other locations which are indicated and interpreted by electrical currents. The ELCB, on the other hand, stands for the current-operated RCCB following IEC 61008. The most common variant used in personal protection systems has sensitivity of 30 mA. It is also possible to use RCCB with grammatic errors of 100 mA and 300 mA for applications relating to electrical protection against electric shock and switchgear and circuits against overloads, respectively.

What are the two types of ELCB?

Electricity-operated and current-operated. The electricity-operated ELCB (EO-ELCB) detects an increase in voltage between the metal structure of installation and distant earthing electrode and operates when this falls outside the 50V range. The current-operating ELCB measures the difference between the current flow in the live wires and return on neutral, and operates due to the disparity in electric flow; this term was reassured by IEC which is the actual name we use in the market today appearing as RCCB, RCD or RCBO. Majority of devices available on the market are current-operated, and checking the selected units sensitivity in milliamp is the easiest choice to make.

Références

Conclusion

The ELCB shows us how important it is to use correct terminology in electrical protection. One device detects a rise in voltage and only protects the metal connected to its own electrode. Another device, however, measures current imbalance and protects the person using the tool. The two devices have been called the same for many years, prompting the IEC to change the name of the survivor. When you come across a specification that states ELCB, the first thing to look for is its sensitivity, in milliamperes. If that is absent from the specification then you are looking at a device that should have been replaced by a current-operated circuit breaker ages ago.