Surtension - Ma boîte à archives

Protection contre
les surtensions
Jacques Cuvillier
IUT de Nantes
Novembre 2000
Différentes surtensions


une élévation modérée (qq%) mais
prolongée
une élévation considérable mais
brève (des microsecondes), due à un
événement transitoire
Caractéristique essentielle
V
V
t
t
La surtension brève est avant tout caractérisée par
son niveau d'énergie que l'on obtient, en intégrant la
tension, le courant, la durée.
Elle peut être apériodique ou oscillante
Classification



Surtensions très brèves : des ns (mJ, mJ)
Surtensions "rapides" < ms (mJ à J)
Surtensions "énergétiques" >0.1ms
1J à quelques centaines de Joules
Ondes normalisées :
V
I
Vmax
Imax
0.9Vmax
0.9 Imax
0.5 Vmax
0.5 Imax
0.3 Imax
8ms
1.2ms
50ms
t
Onde de tension 0.2/50ms
20ms
t
Onde de courant 8/20 ms
Usage des ondes normalisées :


Elles permettent de définir des tests et de
rendre leurs résultats comparables
Elles s’appliquent aux essais en régime
transitoire, pour les perturbations depuis les
faibles niveaux (décharges électrostatiques),
jusqu’aux chocs électriques simulant les
effets de la foudre
Dispositifs d’écrêtage
Selon la puissance souhaitée et le niveau de
tension, il peut s'agir :

D'éclateurs (réseaux de distribution)

de tubes à décharge de gaz


de résistances variables avec la
tension telles les varistances (VDR) ;
de diodes zener rapides
Les éclateurs
Ils concernent les réseaux de distribution
d'électricité. En cas de surtension, un
amorçage se fait dans l'air entre des
pointes dont l'écartement détermine la
tension d'amorçage.
Les tubes à décharge de gaz
Ce sont les parafoudres qui concernent
la protection primaire des lignes de
transmission de données (téléphone,
liaisons informatiques) et la distribution
d'énergie basse et très basse tension.
Les tubes à décharge de gaz
modèle capable
d'écouler 5000A lors
d'une impulsion
normalisée 8/20ms.
Dimensions
approximatives :
longueur 6 mm,
diamètre 8mm.
Les tubes à décharge de gaz
Caractéristiques :

robustes,

fort pouvoir d'écoulement,

tension d'amorçage dépend de :
- température,
- présence de rayons ionisants,
- forme de l'impulsion, temps de montée.

tension de désamorçage assez faible
Les varistances


Disque de céramique (oxyde de zinc
semi-conducteur)
Une métallisation sur chaque face
permet la soudure des connexions.
Les varistances





Economiques
faciles à implanter
traitent les impulsions de quelques joules
à quelques centaines de Joules.
sont bien adaptées au traitement des
perturbations d'origine industrielle sur les
réseaux de distribution d'électricité.
A surveiller (vieillissement)
Principales caractéristiques des VDR

Tension de service maximale permanente

Tension d'écrêtage pour un courant donné

Energie (en joules) qu'elle peut écouler (sur
la base d'une onde normalisée 8/20 ms).
Diodes de protection


Temps de réponse être très rapide.
Energie écoulée limitée.
Elles permettent en particulier de traiter les
transitoires très rapides dues aux décharges
électrostatiques
 On les voit donc comme composants
complémentaires aux parafoudres

Diodes de protection
Bien adaptées à la protection des
lignes de transport d'information
Mais :


Attention à la capacité de jonction
Nécessite un câblage soigné pour
profiter des performances
Ecrêter n'est pas filtrer
V
V
t
Atténuation par écrêtage
t
Atténuation par filtrage
Les montages écrêteurs
Comme pour les filtres, on distingue :
 la protection en mode différentiel
 la protection en mode commun.
Les montages écrêteurs
Les impédances qui figurent dans le montage - résistances
ou inductances - ne sont pas toujours utilisées.
Elles permettent de limiter le courant de décharge
Le plus important
C ’est le chemin de l ’écoulement des charges




Il les écoule vers la terre
Il assure la protection (PE)
Il permet les liaisons d ’équipotentialité
Il est affecté plus ou moins sérieusement
lors de l ’entrée en fonction des écrêteurs.
Montages combinés
On trouve :

Des filtres de traversée de blindage
incluant inductance(s) et condensateur(s)

Des condensateurs associés à des perles
de ferrite

Des modules de filtrage associés à des
limiteurs de tension et éventuellement des
fusibles …

...