Installation d'un disjoncteur différentiel bipolaire dans un tableau 120/240 V : Guide complet et sécurisé

Comment installer un disjoncteur différentiel 2P, 20 A – 240 V pour circuits de dérivation

Disjoncteur différentiel bipolaire (2 pôles)

Un disjoncteur différentiel bipolaire (GFCI) assure à la fois la protection contre les surintensités et la protection contre les défauts à la terre pour les charges en 240 V ou les circuits de dérivation multi-fils 120/240 V (MWBC). Les applications typiques incluent les chauffe-eau électriques, les spas, les baignoires à remous, les équipements CVC, les pompes de piscine et certains circuits de prises en zones humides ou extérieures, conformément aux exigences du NEC.

Contrairement aux disjoncteurs bipolaires standards, un disjoncteur GFCI 2 pôles surveille en permanence l'équilibre du courant entre les conducteurs non mis à la terre (phases) et le conducteur neutre. Si un déséquilibre supérieur à 5 mA est détecté, cela indique une fuite de courant vers la terre ; le disjoncteur GFCI se déclenche instantanément pour réduire le risque de choc électrique.

Un disjoncteur GFCI diffère d'un disjoncteur standard. Il protège les circuits 240 V (deux conducteurs de phase 120 V issus de Phase 1 et Phase 2) et offre une protection contre les surintensités et les défauts à la terre.

Un disjoncteur GFCI 2P nécessite une connexion au neutre pour fonctionner ; c'est pourquoi il possède un fil blanc intégré (pigtail) qui se connecte à la barre de neutre dans le tableau principal. Dans le cas de circuits 120/240 V (tels que les séries NEMA 14, ex. NEMA 14-50), le neutre côté charge est connecté au disjoncteur GFCI, et non à la barre de neutre du tableau principal. Si le neutre côté charge n'est pas requis pour un circuit 240 V (telle qu'une prise NEMA 6-20), seul le pigtail blanc se connecte à la barre de neutre. Ainsi, le GFCI protège l'ensemble du circuit de dérivation, et non seulement des prises individuelles. En résumé, un GFCI offre à la fois une protection contre les surintensités et les défauts à la terre.

Exigences du NEC pour la protection GFCI

L'article NEC 210.8(A) impose une protection par disjoncteur différentiel (GFCI) pour les prises 125 V à 250 V, monophasées, 15 et 20 A installées dans des emplacements spécifiques. Ces emplacements incluent, sans s'y limiter : salles de bains, garages, zones extérieures, sous-sols, cuisines, buanderies et espaces similaires identifiés par le Code.

Conformément au NEC 210.8(A), les unités d'habitation et non d'habitation doivent assurer une protection GFCI pour toutes les prises et sorties 120/240 V installées dans les lieux listés aux paragraphes 210.8(A)(1) à 210.8(A)(11). Cette exigence s'applique aux circuits de dérivation monophasés de 150 V ou moins par rapport à la terre.

De plus, la protection GFCI est requise pour diverses occupations et équipements comme spécifié dans le NEC. Les articles pertinents incluent, sans s'y limiter : 210.8, 406.3, 424.44, 426.28, 427.22, 511.12, 517.17, 517.20, 525.23, 530.44, 547.28, 555.35, 620.6, 625.54, 680.5, 680.21, 680.22, 680.23, 680.27, 680.32, 680.43, 680.44, 680.51 à 680.59, 680.62 et 680.71.

Câblage d'un disjoncteur différentiel bipolaire dans un tableau 120/240 V

Pour installer ou remplacer un disjoncteur GFCI 2P dans un tableau monophasé 120/240 V, suivez les étapes ci-dessous.

Étape 1 : Mise hors tension du tableau : Coupez le disjoncteur principal ou le sectionneur principal et vérifiez l'absence de tension à l'aide d'un testeur sans contact.

Avertissement : Ne touchez jamais les conducteurs d'arrivée ou les bornes du disjoncteur principal ; ils restent sous tension même lorsque le disjoncteur principal est sur OFF.

Étape 2 : Installation du disjoncteur : Les disjoncteurs GFCI sont spécifiques à chaque fabricant (Square D – QO/Homeline, Eaton BR/CH, etc.). Assurez-vous que le disjoncteur est homologué et approuvé pour le modèle de tableau. Une fois vérifié, encliquetez le disjoncteur sur les deux barres de bus afin qu'il prenne contact avec L1 et L2.

Étape 3 : Raccordement des conducteurs :

• Phase 1 (L1) – fil noir → borne 1 du disjoncteur
• Phase 2 (L2) – fil rouge → borne 2 du disjoncteur
• Neutre charge – fil blanc → borne neutre du disjoncteur GFCI (si présent)
• Pigtail blanc du disjoncteur → barre de neutre du tableau
• Conducteur de protection (EGC) – vert ou cuivre nu → barre de terre du tableau

Étape 4 : Test et réarmement : Remettez le couvercle du tableau et rétablissez l'alimentation. Pour tester et vérifier :

• Appuyez sur le bouton TEST du disjoncteur GFCI. Il doit se déclencher immédiatement.
• Rearmez le disjoncteur et vérifiez le bon fonctionnement de la charge.

Un disjoncteur GFCI bipolaire peut être installé sur un système monophasé 120/240 V CA, 3 fils ; sur la partie 120/240 V CA d'un système triphasé 240/120 V, 4 fils (High Leg) ; ou sur un système 208Y/120 V, triphasé, 4 fils.

Pour un disjoncteur GFCI bipolaire, un neutre charge n'est pas requis sur les circuits 240 V. Cependant, le pigtail blanc (neutre ligne) doit être connecté au neutre du tableau pour que l'appareil fonctionne correctement.

Pour les circuits 120/240 V où le neutre est requis, le neutre charge doit être connecté depuis la borne neutre du GFCI, et non depuis la barre de neutre.

Câblage 240 V, disjoncteur GFCI bipolaire sans neutre

Dans le schéma de câblage présenté, un disjoncteur GFCI bipolaire 15 A, 240 V est installé pour protéger une prise 15 A, 250 V (NEMA 6-15R). Conformément au tableau NEC 310.16, la section de conducteur adaptée pour un circuit de dérivation 15 A alimentant une prise NEMA 6-15R est du #14 AWG cuivre. Le conducteur de protection (EGC) doit également être en #14 AWG, selon le tableau NEC 250.122.

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Schéma : Câblage disjoncteur GFCI 2P, 15 A – 240 V

Câblage 120/240 V, disjoncteur GFCI bipolaire avec neutre

Dans le schéma présenté, un disjoncteur GFCI bipolaire 50 A, 120/240 V est câblé pour protéger une prise 50 A, 120/250 V (NEMA 14-50R). Comme le circuit nécessite un fil neutre, le neutre côté charge est connecté depuis la borne neutre du GFCI, et non depuis la barre de neutre du tableau principal.

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De même, le schéma suivant montre l'installation d'un disjoncteur GFCI bipolaire 40 A en 120/240 V dans un tableau pour spa (baignoire à remous). Comme mentionné, le fil blanc neutre côté charge du GFCI n'est pas requis pour la plupart des circuits dédiés 240 V et 208 V. Si nécessaire selon les exigences du circuit, le neutre côté charge est connecté depuis la borne neutre du GFCI. Pendant ce temps, le pigtail blanc intégré doit être connecté à la barre de neutre du tableau principal.

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Par ailleurs, le schéma suivant illustre l'installation d'un boîtier de tableau spa contenant un disjoncteur GFCI bipolaire 50 A, 120/240 V. Le tableau spa est alimenté en aval depuis un disjoncteur bipolaire standard 50 A installé dans le tableau principal 120/240 V.

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Hormis l'exemple 20 A montré, un disjoncteur GFCI bipolaire peut être installé pour d'autres calibres de circuits et alimenter diverses prises NEMA utilisées en 240 V ou 120/240 V monophasé, telles que :

• Câblage disjoncteur GFCI 2P pour prise 15 A – 250 V
• Câblage disjoncteur GFCI 2P pour prise 20 A – 250 V
• Câblage disjoncteur GFCI 2P pour prise 20 A – 125/250 V
• Câblage disjoncteur GFCI 2P pour prise 30 A – 250 V
• Câblage disjoncteur GFCI 2P pour prise 30 A – 125/250 V
• Câblage disjoncteur GFCI 2P pour prise 50 A – 250 V
• Câblage disjoncteur GFCI 2P pour spa et baignoire 50 A et 40 A – 120/240 V
• Câblage disjoncteur GFCI 2P pour prise 50 A – 125/250 V
• Câblage disjoncteur GFCI 2P pour prise 60 A – 125/250 V

Bon à savoir :

• La tension entre L1 et L2 (deux phases, ex. Phase 1 et Phase 2) = 240 V phase à phase.
• Pour une charge 240 V sans neutre, la borne neutre (si présente) du disjoncteur reste inutilisée (ex. prises NEMA 6-15, 6-20).
• Pour une charge 120/240 V avec neutre, la borne neutre du disjoncteur est connectée au neutre de la charge (et non à la barre de neutre du tableau principal), ex. prises NEMA 14-30, 14-50.

Instructions, précautions et codes

• Selon le tableau NEC 310.16, le tableau 210.24(1) et NEC 240.4(D)(4), la section de fil adaptée est 12 AWG cuivre (ou #10 AWG aluminium) pour une prise 20 A protégée par un disjoncteur GFCI 20 A / 120 V.
• Selon le tableau NEC 250.122, utilisez le même #12 AWG cuivre pour le conducteur de protection (EGC).
• Le calibre correct du disjoncteur est un disjoncteur bipolaire 20 A ou GFCI pour une prise 20 A – 125 V – NEC 210.21(B)(2).
• Pour un circuit GFCI bipolaire 20 A, vous pouvez utiliser du câble NM-B (Romex) pour l'intérieur et lieux secs, UF-B pour l'extérieur ou souterrain, et des conducteurs THHN/THWN en gaine.
• Un disjoncteur GFCI bipolaire 20 A peut être utilisé pour une charge continue de 16 A (durant 3 heures ou plus) et maximum 20 A en charge non continue – 210.19(A), 210.20(A), 215.2(A), 215.3 et 230.42(A).
• Un disjoncteur bipolaire 20 A à 240 V peut gérer une charge non continue de 4 800 W (20 A × 240 V). Pour une utilisation continue, limitez la charge à environ 3 840 W (80 % de 4 800 W).
• N'utilisez pas de prise 20 A sur un disjoncteur 15 A. Si plusieurs prises sont sur le même circuit, vous pouvez utiliser une prise 15 A sur un disjoncteur 20 A. En d'autres termes, il est conforme d'utiliser une prise 15 A sur un disjoncteur 20 A (NEC 210.21(B)(2)), mais il est interdit d'utiliser une prise 20 A sur un disjoncteur 15 A.

Avertissement :

• Assurez-vous de couper l'alimentation en mettant le disjoncteur principal sur OFF avant tout travail électrique.
• En cas de doute, contactez un électricien agréé pour réaliser l'installation selon les codes locaux.
• L'auteur ne saurait être tenu responsable de toute perte, blessure ou dommage résultant de l'affichage ou de l'utilisation de ces informations ou si vous tentez un câblage incorrect. Soyez prudent : l'électricité est dangereuse.

Ressources :

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