Qu'est-ce qu'un disjoncteur et comment fonctionne-t-il ?

Le problème

C'est une nuit sombre et orageuse. Vous allumez la lumière du hall, branchez la cafetière et montez le radiateur électrique portable. Vous commencez à vous sentir à l'aise lorsque vous entendez un clic faible, mais inquiétant, et tout devient noir. Ce n'est pas un cambrioleur ou un poltergeist qui joue des tours avec votre système électrique. C'est un circuit surchargé protégé par un disjoncteur électrique déclenché. Un peu effrayant et mystérieux, hein? Pas si vous savez quelques choses simples.

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Figure A: Un circuit de 15 AMP fonctionnant correctement

Ce circuit a des fils et un disjoncteur électrique qui peuvent facilement transporter l'ampérage requis par les appareils
dessus.

Qu'est-ce qu'un circuit ?

Lorsque l'électricité pénètre dans votre maison, elle se dirige vers une boîte à disjoncteurs (ou une boîte à fusibles dans les maisons plus anciennes), où elle est divisée en plusieurs circuits. Chaque circuit est protégé par un disjoncteur ou un fusible. Les chambres à coucher, les salons et les salles familiales où seuls les éclairages, les réveils et autres petits appareils électriques sont généralement utilisés sont normalement sur des circuits de 15 ampères. Les cuisines, les buanderies, les salles de bains et les salles à manger - des endroits où vous êtes plus susceptible d'utiliser des grille-pain, des fers à repasser, des sèche-cheveux et d'autres articles de gros watts - sont généralement desservis par des circuits plus puissants de 20 ampères. Les gros appareils électroménagers comme les chauffe-eau électriques de 5 000 watts et les cuisinières électriques de 10 000 watts demandent tellement d'électricité qu'ils utilisent leur propre circuit dédié de 30 à 50 ampères (voir

Figure. ré dans les « Informations supplémentaires » ci-dessous), protégés par de grands disjoncteurs « bipolaires ».

Qu'est-ce qu'une surcharge de circuit ?

Le disjoncteur, le fil et même l'isolation du fil sont tous conçus pour fonctionner comme un système et ce système a des limites. Essayez de faire passer plus de courant dans un circuit que ce pour quoi il est conçu et les choses commencent à se produire (Figure. B). Les fils chauffent sous la charge de transporter l'excès de courant. Lorsque cela se produit, l'isolation autour du fil peut se dégrader ou même fondre. Lorsque l'isolant fond, le courant n'est plus confiné dans le fil. C'est à ce moment-là que les incendies se déclarent. Heureusement, le disjoncteur détecte l'excès de courant et « se déclenche » pour arrêter le flux d'énergie avant que des dommages ne surviennent.

La nuit où les lumières se sont éteintes chez vous, tout allait bien avec seulement les lumières et la cafetière en fonctionnement. Le vrai problème a commencé lorsque vous avez branché ce satané radiateur.

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Figure B: Un circuit surchargé

Ce circuit contient trop de dispositifs énergivores et essaie de transporter plus d'ampérage que ce pour quoi il est conçu. Les choses commencent à chauffer. Heureusement, le disjoncteur le détecte, se déclenche et « interrompt » le circuit.

Comment calculer les ampères, les volts et les watts

Pour commencer à résoudre le problème, nous devons connaître une formule simple de « règle empirique ». Cette formule nous aidera à déterminer si tous les éléments électriques d'un circuit particulier le surchargent. Cette formule permet également de définir certains termes de tous les jours et leurs relations les uns avec les autres. Après tout, les ampoules et les radiateurs sont étiquetés en watts; outils et disjoncteurs en ampères; et notre système électrique domestique en volts: comment s'emboîtent-ils tous ?

La formule simple (Figure. C) nous dit comment: les watts divisés par la tension sont égaux aux ampères. Les autres équations présentées ne sont que d'autres façons de dire la même chose.

Tension peut être décrit plus simplement comme la pression sous laquelle l'électricité - une chaîne d'électrons - se déplace. La plupart du courant domestique est poussé à 120 volts, bien que le courant vers les gros appareils électriques soit poussé à la pression plus élevée de 240 volts.

Ampères (ou ampères) est une mesure du nombre d'électrons que la tension pousse au-delà d'un point donné dans
une seconde.

Watts est une unité de mesure de la puissance électrique. Il indique combien d'électrons ont été poussés à travers un gadget électrique pour le faire fonctionner. C'est ce que la compagnie d'électricité vous facture.

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Figure C: La formule de base

Utilisez ces équations simples pour convertir différentes mesures d'électricité pour aider à déterminer les choses comme combien de prises sur un disjoncteur de 15 ampères vous pouvez avoir ou combien de lumières sur un circuit de 15 ampères vous pouvez avoir ont.

Découvrez les astuces pour câblage électrique domestique plus facile ici.

Pourquoi les disjoncteurs se déclenchent-ils ?

Le circuit et le disjoncteur que vous avez déclenchés ont une capacité de 15 ampères, ou 1 800 watts (15 ampères x 120 volts = 1 800 watts). Les lumières consommaient 360 watts, soit un maigre 3 ampères (360 watts divisés par 120 volts = 3 ampères), bien dans la capacité de votre système de 15 ampères. La cafetière de 800 watts (divisée par 120 volts) consommait 6,6 ampères, beaucoup plus de puissance que les lumières, mais leur consommation combinée de 9,6 ampères est toujours dans les limites du circuit de 15 ampères.

Mais lorsque vous avez branché le radiateur de 1 200 watts, les 10 ampères nécessaires, plus la consommation des deux autres appareils, ont tiré 19,6 ampères via un système de 15 ampères (Figure. B). C'est comme un python avalant un cochon; le système ne peut tout simplement pas gérer la charge. Le disjoncteur a toléré cela pendant un certain temps. Mais lorsque le courant excessif et la chaleur résultante ont commencé à déformer les deux pièces de métal à l'intérieur du disjoncteur, ils ont commencé à « appuyer sur la gâchette ». Et quand les pièces métalliques se sont pliées à un certain point, la gâchette a cassé deux points de contact, interrompant le flux d'électricité et arrêtant ce circuit. S'il y a un tirage énorme et soudain sur un circuit, un petit électro-aimant dans le disjoncteur peut également séparer les points de contact. Si vous avez des fusibles, l'excès de chaleur fait fondre un fil à l'intérieur du fusible, ce qui à son tour arrête le flux d'électricité.

S'il s'agissait d'un disjoncteur de 20 ampères - un avec un fil n° 12 plus épais pouvant transporter 2 400 watts - le disjoncteur ne se serait pas déclenché. Mais une fois que le fil est dans le mur et que le disjoncteur est dans le boîtier de disjoncteur, vous ne pouvez pas faire grand-chose pour mettre à niveau un circuit établi. Mais vous avez d'autres choix.

Circuits de 240 volts

Les gros appareils électroménagers, comme les chauffe-eau électriques, les sécheuses et les cuisinières, nécessitent tellement d'énergie que l'électricité leur est acheminée via des circuits de 240 volts. C'est parce que la tension dans les circuits de 240 volts « pousse » deux fois plus fort. Par exemple, un bugle électrique de 6 000 watts sur un circuit de 120 volts nécessiterait un circuit de 50 ampères (6 000 watts divisés par 120 volts = 50 ampères). Cela nécessiterait des fils gigantesques. Mais ce même bugle de 6 000 watts sur un circuit de 240 volts ne nécessite qu'un circuit de 25 ampères (6 000 divisé par 240 = 25) et un fil et un disjoncteur plus petits.

Solution 1 - La solution à court terme

La solution simple consiste à brancher le radiateur dans une prise sur un circuit qui a une capacité excédentaire. Vous pouvez déterminer la charge existante sur un circuit assez facilement: désactivez le disjoncteur, puis appuyez sur les interrupteurs et testez les prises pour voir celles qui ne fonctionnent plus. Additionnez ensuite la charge totale en watts des appareils sur ce circuit. C'est souvent plus facile à dire qu'à faire. Parfois, un circuit étiqueté « chambre à coucher » alimente les prises de courant dans la buanderie. Ou les sorties supérieure et inférieure d'un réceptacle duplex seront sur des circuits différents. Une fois que vous avez tracé un circuit et que les charges électriques ont été additionnées, vous serez en mesure de dire si vous pouvez brancher plus d'appareils sur le circuit sans le surcharger.

Lorsque vous additionnez les charges électriques, gardez à l'esprit qu'un fil évalué à 15 ampères peut transporter 15 ampères toute la journée. Cependant, les disjoncteurs et les fusibles de 15 ampères ne peuvent transporter que 12 ampères, soit 80 % de leur puissance nominale, en continu. Une base continue est considérée comme un circuit chargé à pleine capacité pendant trois heures ou plus. Cette règle des 80 % s'applique à tous les disjoncteurs et fusibles. Pour plus d'informations sur le calcul des charges, voir Prévention des surcharges électriques.

Solution 2 — La solution à long terme

La meilleure solution à long terme consiste à installer un nouveau circuit et une sortie dédiés pour le réchauffeur. La plupart des électriciens suggéreront un circuit dédié pour tout appareil qui utilisera plus de la moitié de la capacité d'un circuit. Figure. ré dans « Informations supplémentaires » (ci-dessous) montre la puissance des appareils qui ont généralement des circuits dédiés. Chaque fois que vous installez un gros appareil électrique, qu'il soit de 120 ou 240 volts, installez-le sur son propre circuit dédié avec le fil et le disjoncteur de la bonne taille.

Comme vous pouvez le voir de Figure. E, un disjoncteur de 20 ampères avec un fil n°12 plus épais peut transporter plus de courant qu'un circuit de 15 ampères avec un fil n°14. Lorsque vous câblez ou recâblez une cuisine, une buanderie, une salle de bain ou une salle à manger, le Code national de l'électricité vous obligera à installer des circuits de 20 ampères, qui peuvent transporter plus de courant. Si vous utilisez beaucoup d'outils électriques, il est logique d'utiliser également des circuits de 20 ampères pour votre garage, votre atelier et votre sous-sol.

Pour plus d'informations sur le câblage d'un nouveau circuit, voir Comment connecter un nouveau circuit.

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Figure E: Tailles de fil

Le plus gros fil de calibre 12 peut transporter en toute sécurité plus d'ampérage que le plus petit fil de calibre 14, sans surchauffe.

Renseignez-vous sur le 8 violations du code électrique les plus courantes ici.

Aucune altération autorisée

Les propriétaires qui mettent un « centime dans la boîte à fusibles » pour empêcher les fusibles de sauter ont le cerveau court-circuité. Sans fusible pour perturber le flux d'énergie lorsque trop d'ampères sont poussés dans un circuit, les fils surchauffent, l'isolation des fils fond et des incendies se déclarent. Et vous ne pouvez pas simplement remplacer un disjoncteur de 15 ampères par un disjoncteur de 20 ampères; c'est l'équivalent moderne de mettre un centime dans la boîte à fusibles. N'oubliez pas que le disjoncteur, les fils et l'isolation des fils sont tous conçus et dimensionnés pour fonctionner ensemble, en toute sécurité.

Information additionnelle

• Figure D: Circuits dédiés communs