Qu'est-ce qu'un disjoncteur double pôle

Les disjoncteurs utilisés dans la majorité des tableaux électriques domestiques sont de type monopolaire, il est donc normal que très peu de personnes y prêtent attention. Les types bipolaires, en revanche, sont plus grands, plus coûteux et physiquement combinés. Mais que se passe-t-il à l’intérieur ?

Une brève réponse à votre question : Un disjoncteur bipolaire peut également être appelé disjoncteur double pôle, ou simplement disjoncteur double pôle pour faire court. Cet appareil possède deux pôles pour la conduction du courant qui sont enfermés en une seule unité dans un boîtier unique et interconnectés avec les deux autres bornes du peigne. La tension de fonctionnement de ces types de disjoncteurs peut être de 240 V ou 120 V, autrement dit l’un ou l’autre, ou les deux. Il dispose d’un mécanisme de déclenchement intégré qui peut être activé automatiquement ou par intervention humaine. Un disjoncteur bipolaire est couramment utilisé dans les appareils électriques tels que les chauffe-eau, les dispositifs, les équipements électriques, la climatisation, etc.

Ce que signifie réellement “ double pôle ”

Un disjoncteur peut être caractérisé comme étant composé de différents circuits. Un disjoncteur monopolaire possède un circuit, établit une connexion sur un peigne, occupe un pouce de largeur dans le tableau et est responsable d’un circuit de 120 V. Un disjoncteur bipolaire possède deux circuits, se place sur deux peignes adjacents, occupe deux pouces de largeur dans le tableau et fonctionne sur deux fils simultanément.

Ce qui est important, c’est que les deux circuits utilisés se trouvent sur des phases différentes de l’alimentation. Dans un tableau nord-américain à phase divisée avec deux phases, la tension entre les phases est de 240 V, mais la tension entre chaque phase et le neutre est de 120 V. Cela permet d’utiliser le même appareil pour les deux cas : obtenir une tension de 240 V pour certaines applications comme alimenter un chauffage, ainsi que 120/240 V avec neutre pour d’autres usages. Si vous souhaitez une comparaison côte à côte, cette analyse de disjoncteurs monopolaire versus bipolaire couvre les différences de construction et les usages de chacun.

Double pôle versus simple, triple et quadruple pôle

Le nombre de pôles augmente selon le même système pour vous fournir des noms une fois que vous êtes familiarisé avec leur mesure.

• 1 Pôle (1P) : un conducteur non relié à la terre disponible de 120 V par rapport au neutre, occupant une unité d’espace dans le tableau et disposant d’un déclenchement indépendant.
• 2 Pôles (2P) : il possède deux conducteurs non reliés à la terre qui atteignent 240 V lorsque les deux communiquent entre eux, occupant 2 espaces dans un tableau, partageant également le déclenchement, ou fournissant 120/240 V avec neutre partagé par deux fils.
• 3 Pôles (3P) : populaire pour les systèmes triphasés tels que les charges moteurs ; 3 espaces sont également nécessaires, mais le déclenchement est commun dans ce cas.
• 4 Pôles (4P) : trois phases ainsi que neutre commuté ; un article courant sur les marchés IEC ; il est possible de dire que le neutre est déconnecté des phases.

Il convient également de noter les dispositifs hybrides ; ils sont connus sous le nom de 1P + N, avec un pôle protégé par le neutre qui peut également être coupé ; les différences avec les autres types de dispositifs sont claires ici, ce qui entraîne des erreurs chez les utilisateurs cherchant un dispositif approprié pour d'autres marchés.

Quand avez-vous réellement besoin d’un disjoncteur bipolaire

La réponse simple est que “ tout ce qui utilise de l’électricité alimentée en 240 volts ”.

• Sèche-linge électriques — qui sont normalement évalués à 30A et utilisent une prise NEMA 14-30 avec un fil 10 AWG.
• Fours et cuisinières électriques — qui fonctionnent normalement à 40 A ou 50 A et utilisent le connecteur NEMA 14-50 avec un câble de calibre 8 AWG ou 6 AWG.
• Chauffe-eau — alimentés par 30 A (240 V sans fil neutre final).
• Climatiseurs et pompes à chaleur — fonctionnant entre 30 A et 60 A.
• Chargeurs électriques — fonctionnant entre 40 A et 60 A sur un circuit dédié.
• Disjoncteurs secondaires — 60 à 125 A utilisant un circuit de garage ou d’atelier.
• Gros appareils d’atelier et pompes de puits utilisés à 20 à 30 A avec une opération à deux fils.

Ensuite, il y a la situation souvent oubliée d’un circuit dérivé multi-fils, où deux circuits de 120 V sont reliés par un neutre commun. Dans ce cas, les deux circuits doivent être sur des phases opposées, et ils doivent également être coupés ensemble, donc un disjoncteur bipolaire doit être utilisé ou deux disjoncteurs monopolaire avec un lien doivent être installés. C’est une méthode courante pour créer une situation où un neutre partagé porte la somme des deux circuits au lieu de la différence, ce qui peut constituer un risque d’incendie plutôt qu’un simple désagrément. Les circuits de trente ampères sont ceux où les utilisateurs se trompent le plus souvent sur le nombre de pôles, et cette comparaison entre un disjoncteur monopolaire 50 ampères et bipolaire explique pourquoi l’ampérage ne renseigne pas sur le nombre de pôles nécessaires.

Disjonction commune, liens de manette et ce que le code exige réellement

Le terme “ disjonction commune ” signifie que les deux pôles s’ouvrent ensemble automatiquement ou manuellement. Les deux pôles sont reliés à l’intérieur du disjoncteur via la barre de déclenchement et si un pôle provoque une surcharge, alors les deux pôles déclenchent en même temps. C’est ce qui différencie un véritable disjoncteur bipolaire d’un lien de manette.

Un lien de manette désigne une pièce en plastique ou en métal qui relie deux disjoncteurs monopolaire distincts et uniques, de sorte qu’une opération entraîne également l’autre. Il permet une opération manuelle simultanée mais ne signifie pas que le déclenchement est automatique. Le code autorise certains types de liens de manette dans le câblage multi-fils, cependant cette solution ne doit pas être utilisée dans des circuits tels qu’une double charge 240 V car les pôles du circuit doivent s’ouvrir simultanément, sinon il n’y aura pas de séparation complète sans chemin neutre pour le courant.

1P+N versus 2P : la confusion à connaître

Si vous achetez un disjoncteur à la fois auprès d’un fournisseur IEC et d’un fournisseur nord-américain, vous en subirez finalement les conséquences.

Un disjoncteur bipolaire est conçu pour fournir une protection contre les surintensités pour les deux pôles. En d'autres termes, en cas de courant excessif et de court-circuit, les deux conducteurs sont protégés.

Un disjoncteur unipolaire plus neutre offre une protection contre les surintensités uniquement sur le pôle d'alimentation, l'autre pôle servant uniquement de câblage pour le pôle neutre. De plus, ce type de disjoncteur est généralement plus petit – c'est un disjoncteur monophasé que l'on trouve dans la majorité des gammes de disjoncteurs IEC – et moins cher.

Mais ce n'est pas un disjoncteur bipolaire et il ne doit pas être utilisé dans une situation où le disjoncteur doit également protéger le neutre, notamment lorsque le neutre peut être à un potentiel dangereux.

Les deux types peuvent se ressembler car ils sont montés sur un rail DIN et il peut être difficile de vérifier quel type de disjoncteur vous achetez en raison de leur apparence similaire et du fait qu'avec l'urgence de passer une commande, il est facile de manquer des détails et informations importants.

Les types que vous pouvez obtenir en bipolaire

La forme bipolaire ne se limite pas à un simple disjoncteur. Les principales catégories sont :

• 2P MCB – protection contre les surintensités simple offerte avec des courbes de déclenchement B, C et D avec un calibre de courant de 6 A à 125 A.
• 2P RCBO – protection contre les surintensités ainsi que protection contre les courants résiduels dans un seul appareil, généralement avec une sensibilité de 30 mA.
• 2P RCCB – uniquement protection contre les courants résiduels, ce qui nécessite une autre protection comme un MCB.
• Disjoncteur 2P GFCI – équivalent nord-américain, aussi appelé Classe A, qui déclenche autour de 5 mA.
• 2P AFDD — essentiellement un détecteur de défaut d'arc généralement installé avec un MCB ou un RCBO.
• 2P interrupteur-sectionneur – dispositif de coupure sans protection.

C'est davantage une décision d'ingénierie de choisir entre un RCBO ou un RCCB plus un MCB, car ce choix a des implications sur la largeur du tableau, le temps nécessaire pour localiser une panne et les coûts. Cette comparaison de DDR versus DDRC montre quand chacun est plus pertinent. En résumé, utiliser des RCBO offre l'avantage de la sélectivité où une panne ne coupe qu'un seul circuit, plutôt que l'ensemble du tableau, mais au prix du coût et de la largeur du tableau.

Protection contre les défauts d'arc dans un appareil bipolaire

Les dispositifs de détection de défaut d'arc méritent certainement une déclaration à part, car ce sont leurs versions bipolaires qui peuvent résoudre le problème des appareils unipolaires. Lorsqu'on a un arc en série sur un circuit 240 V, comme une borne desserrée d'une prise de cuisinière ou un élément à l'intérieur d'un sèche-linge, le courant peut ne pas être suffisant pour déclencher le disjoncteur ordinaire ou le DDR.

Un AFDD reconnaît la signature haute fréquence des arcs soutenus et déconnecte le circuit avant toute production de chaleur. Ces dispositifs doivent également être utilisés dans certains endroits sur plusieurs circuits 240 volts et de nos jours ils sont de plus en plus souvent spécifiés pour une utilisation sur les sèche-linge, cuisinières et circuits de véhicules électriques. Dans la plupart des cas, un AFDD bipolaire est en réalité un appareil combiné fournissant une protection contre les surintensités. Cela signifie qu'il remplace le MCB plutôt que d'être connecté à côté. Si la technologie est inconnue, cette explication de ce que fait un disjoncteur détecteur d'arc explique comment fonctionne la détection et où elle est obligatoire.

Courants nominaux, tailles de fils et prix

Les disjoncteurs bipolaires couvrent toutes les plages de courant. Voici l’association des tailles avec le cuivre :

• 15 A : 14 AWG
• 20 A : 12 AWG
• 30 A : 10 AWG
• 40 A : 8 AWG
• 50 A : 6 AWG
• 60 A jusqu’à 125 A : de 6 AWG à 1/0 AWG selon la longueur et la capacité de terminaison

En termes de coût, un disjoncteur miniature bipolaire simple coûte entre $14 et $35, selon la marque et le courant nominal, tandis que l’appareil monophasé équivalent coûte environ entre $6 et $12. Pour une protection accrue, il faut s’attendre à un prix plus élevé ; le disjoncteur différentiel bipolaire coûte généralement entre $25 et $60, le disjoncteur bipolaire à défaut de terre entre $80 et $150, et le disjoncteur bipolaire à détection d’arc entre $100 et jusqu’à $200 et plus. Cela signifie que l’appareil est rarement la partie la plus coûteuse du travail — l’installation et les câbles représentent généralement un coût supérieur.

Câblage d’un disjoncteur bipolaire

Les concepts sont clairs mais un point confus nécessite des éclaircissements.

• Deux fils chauds fonctionnent avec deux bornes. Deux fils noirs se connectent à deux points de borne. Le disjoncteur doit être installé pour se connecter aux deux points de fixation du disjoncteur. Dans un tableau à phase divisée, les positions adjacentes se trouvent sur des phases opposées.
• Normalement, le fil neutre ne se connecte pas au disjoncteur. Dans le cas des circuits NEMA 14-30 ou NEMA 14-50, le fil neutre se connecte aux barres de neutre mais pas au disjoncteur. Le disjoncteur est conçu pour interrompre les défauts des conducteurs non mis à la terre.
• Le GFCI fonctionne différemment. Un GFCI bipolaire contient un point de coupure qui fonctionne généralement en opposition avec le neutre. Le fil de liaison (pigtail) va au neutre. Le disjoncteur se connecte au fil de liaison neutre. Une connexion inversée empêchera le disjoncteur de fonctionner.
• Le fil de terre doit toujours rester connecté à la barre de terre. La connexion via le disjoncteur ou la barre de neutre n’est pas possible.
• Serrez bien les fixations. Le desserrage des connexions est la principale cause de surchauffe des appareils.

En cas de remplacement d’un disjoncteur bipolaire existant, il est recommandé de vérifier deux fois la capacité du bus et le courant de défaut avant de connecter un appareil avec une autre interruption.

Quelles marques considérer

Les marques nord-américaines courantes sont reconnaissables et correctement tarifées. Avec les appareils conformes aux normes IEC, le marché est beaucoup plus diversifié et offre souvent de meilleures opportunités que ce que l’on pense.

Nous fabriquons la gamme HUYU de disjoncteurs miniatures (MCB), disjoncteurs différentiels (RCBO) et détecteurs d’arc (AFDD), incluant le disjoncteur miniature HUM18-63N en 1P à 4P, 63 A, avec courbes de type B, C et D. Pour une exigence bipolaire, une seule famille couvre la charge de base 240 V avec la variante RCBO utilisée pour la protection contre les chocs et l’AFDD pour la protection contre les arcs. De plus, cela est proposé à un coût permettant un tableau entièrement protégé, plutôt qu’une solution coûteuse. Lors de l’approvisionnement pour un projet plutôt qu’un seul tableau, il est important d’impliquer la partie fabricant dans les discussions.

Questions fréquemment posées

Quelle est la différence entre un disjoncteur monopolaire et bipolaire ?

Un disjoncteur unipolaire est utilisé pour protéger un seul fil et fournit une sortie de 120 V à partir d’un seul tenon de barre omnibus. En revanche, un disjoncteur bipolaire protège deux fils, fournit 240 V, et occupe deux fois la largeur du panneau.

Ai-je besoin d’un disjoncteur bipolaire pour 240 volts ?

En effet. Toute charge 240 V entre phases – sèche-linge, cuisinière, chauffe-eau, climatiseur, chargeur de véhicule électrique – doit être équipée d’un dispositif bipolaire avec une liaison de déclenchement afin que les deux conducteurs non mis à la terre soient coupés simultanément. Un disjoncteur bipolaire fournit également l’alimentation correcte en 240 V, ce que deux disjoncteurs unipolaires séparés sur le même circuit ne peuvent pas assurer.

Puis-je utiliser deux disjoncteurs unipolaires au lieu d’un disjoncteur bipolaire ?

Cela ne s’applique que dans des cas limités. Deux disjoncteurs unipolaires munis d’une liaison de poignée identifiée peuvent être utilisés pour des circuits dérivés multi-fils lorsque les deux circuits partagent un neutre commun et doivent être coupés simultanément pour des raisons de sécurité. Ils ne peuvent pas être utilisés pour une charge 240 V directe car la liaison de poignée ne garantit pas que les deux pôles déclencheront au même instant.

Quelle est la différence entre un disjoncteur 1P+N et un disjoncteur 2P ?

Le disjoncteur bipolaire offre une protection contre les surintensités sur les deux pôles. Le disjoncteur unipolaire avec neutre (1P+N) protège uniquement le pôle phase et commute le neutre. Le disjoncteur monophasé avec neutre est plus compact et moins coûteux que le bipolaire et est souvent utilisé dans des installations conformes aux normes de la Commission électrotechnique internationale (CEI).

Combien coûte un disjoncteur bipolaire ?

La fourchette de prix d’un disjoncteur miniature 2P basique se situe approximativement entre $14 et $35, selon la marque et la puissance nominale. Le prix augmente considérablement lorsque la protection contre les courants résiduels est incluse, portant le coût d’un RCBO à environ $25-$60. Un disjoncteur différentiel 2P coûte environ $80-$150 et un disjoncteur bipolaire à détection d’arc (AFDD) peut aller de $100 à $200 voire plus selon le modèle de l’appareil, ce qui signifie que la main-d’œuvre et le câblage sont généralement les composants les plus coûteux de tout circuit.

Références

1. NFPA 70 — Code national de l’électricité, articles 210, 240 et 250
2. IEC 60947-2 — Appareillage à basse tension, Partie 2 : Disjoncteurs
3. UL Solutions — Disjoncteurs moulés UL 489 et interrupteurs différentiels UL 943
4. Electrical Safety Foundation International — Guide de sécurité pour disjoncteurs domestiques et GFCI
5. Eaton — Documentation technique pour disjoncteurs résidentiels et centres de charge

Conclusion

Le disjoncteur bipolaire a deux fonctions. La fonction principale du disjoncteur bipolaire est de fournir une tension de 240 V pour alimenter la charge via les deux lignes du service. La fonction secondaire est d’assurer que les deux pôles sont déconnectés simultanément, ce qui est essentiel pour la sécurité. Par conséquent, une liaison de poignée n’est pas une option viable pour un disjoncteur bipolaire dans les installations standard en 240 volts.

Le type de disjoncteur utilisé dépend du type de protection dont vous avez besoin. Par exemple, vous pouvez utiliser un disjoncteur bipolaire classique pour un chauffage, ou un disjoncteur bipolaire différentiel (RCD) dans les zones à risque de choc électrique, ou encore un disjoncteur bipolaire à détection d’arc (AFDD) en cas d’arc électrique. Toutes ces technologies appartiennent à la même catégorie, ce qui signifie que les dimensions de l’équipement restent identiques, permettant l’utilisation d’un tableau électrique adapté.