Généralités
Pour éviter qu’une personne soit en contact prolongé avec une alimentation électrique, toutes les installations electriques sont equipees :
La prise de terre
Prenons un exemple : Une machine à laver qui n'est pas branchée sur une prise avec terre est dans une buanderie au sol carrelé. Une souris a dénudé le câble d'alimentation de la machine et les fils électriques se mettent en contact avec la machine. Vous touchez la machine et, comme vous êtes sur un sol conducteur, vous êtes traversé par le courant électrique. C'est une électrocution !
Le disjoncteur différentiel
Dans un circuit monophasé parfait, tout le courant qui chemine par l'un des conducteurs doit revenir par l'autre. Ce sont les conducteurs actifs, le neutre et la phase.
Il faut savoir que le courant électrique à la faculté de générer des champs magnétiques, appelés champs électromagnétiques (moteurs, relais, etc.). A l'inverse un champ magnétique à également la faculté de générer un courant électrique (voir cours sur le transformateur).
Le dispositif différentiel emploi ces deux phénomènes de la manière suivante :
La phase (en rouge) et le neutre (en bleu) sont tous deux bobinés autour d'un anneau appelé « tore ferromagnétique ».
La phase traversée par le courant va générer un champ électromagnétique dans le tore.
Le neutre traversé par ce même courant mais dans le sens inverse va générer un champ électromagnétique de sens opposé.
A intensité égale les deux champs s'annulent. Par comparaison nous pourrions imaginer un balancier avec un poids identique à chaque extrémité.
Lorsqu'une différence d'intensité apparaît entre les deux conducteurs actifs, le champ électromagnétique n'est plus nul et va induire un courant électrique dans un troisième bobinage (en noir), lui-même relié à un déclencheur (relais életcromagnétique). Ce dernier va provoquer l'ouverture des contacts de l'interrupteur.
Les interrupteurs différentiels sont munis d'un bouton de test permettant de simuler un courant résiduel en créant un déséquilibre entre le courant traversant le neutre et la phase.
Comment fonctionne l'ensemble prise de terre - disjoncteur différentiel ?
Un fil abimé par les vibrations ou une fuite d'eau dans un lave-linge va provoquer un défaut d'isolement. Les masses métalliques sont reliées entre elles dans l'appareil. Le courant va pouvoir s'échapper par la prise de terre(vert/jaune), remonter jusqu'au bornier de terre du tableau pour ensuite redescendre jusqu'à la prise de terre de l'installation.
Le courant manquant dans l'un des conducteurs actifs va créer un déséquilibre dans l'interrupteur différentiel, qui passé son seuil de déclenchement (entre 15 et 30mA) va provoquer l'ouverture des contacts et ainsi interrompre l'alimentation.
Nous nous sommes limité à illustrer des interrupteurs différentiels monophasés (phase + neutre) mais il en existe des tétrapolaires (trois phases + neutre). En conditions normales la somme des courants traversant les trois phases et le neutre doit être nulle.