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Protections surtensions

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Parasurtenseurs VDR, éclateur, Transil

Les surtensions

Les surtensions peuvent provenir, pour les pires, de la foudre (jusqu'à 1 TeraJoule) et des décharges électrostatiques à l'opposé pour les plus faibles (quelques Joule).
Une autre origine est la brutale rupture de chargeLiées aux caractéristiques des lignes (inductances...) elles interviennent lorsqu'un fort consommateur est brutalement déconnecté. Faibles en ΔU (par rapport à la foudre ou aux électrostatiques), elles sont d'une énergie moyenne : effet flicker
Effet flicker surtension libération de charge
réseau !

Surtension, enveloppe
Voici la forme moyenne de l'enveloppe d'une surtension, un premier pic suivi d'un amortissement dégressif.
Seuls les parasurtenseur les plus rapides peuvent intervenir dès la violente montée en tension notamment lors du premier front, mais concernant l'absorption de l'énergie totale, seuls quelques uns peuvent l'assurer sans être systématiquement détruits.
Tous les parasurtenseurs se raccordent en parallèle sur l'installation : la tension s'obtient en //. Ils sont toujours précédés d'une protection court-circuit car ils se comportent comme un cct face à une surtension !




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Protections sur pylônes6 éclateurs de pylone électriques HT

Les pylônes HT Haute Tension sont équipés plusieurs protections :
  • Fil(s) d'équipotentialitéÉquipotentiel = au même potentiel.
    Relier électriquement les pylônes entre eux permet de répartir sur plusieurs poteaux la charge électrique à écouler.
    Par ailleurs ce(s) fil(s) peuvent 'attirer' l'éclair et protéger les phases...
    Fil équipotentiel pylône
    Ici tout en haut
    au sommet
  • ÉclateursLa continuité électrique est assurée par des brettelles alors que les disques de verre (≃ 10 kV pr disque) isolent chaque phase du pylône qui, lui, est relié à la terre. Si la foudre touche une phase, celle-ci va subir une violente différence de potentiel par rapport au pylône.
    Les anneaux à chaque extrémité des isolateurs vont amorcer et décharger ce surplus de tension électrique.
    entre les lignes et le poteau

Pylône électrique éclateur coupelles
Ces éclateursÉclateur gros plan limitent l'évolution des tensions entre phases et terre en les contenant à des valeurs acceptables pour le réseau.
Nous allons voir comment la terre est utilisée en distribution basse tension pour se prémunir des 'potentiels flottantsNon référencé, un élément conducteur (carcasse, fil...) sera soumis à un potentiel non maîtrisé et potentiellement dangereux !'.

NB : Les lignes électriques HTLa Haute Tension utilise des fils nus !
Il existe quelques cas de 20 KV isolé, auquel cas les 3 fils sont tressés
ne sont pas isolées.




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Éclateur à gaz

éclateurs à gaz
L'éclateur à gaz est basé sur le principe des éclateurs des pylônes électriques, en plus précis. Il est robuste en offrant une bonne durabilité mais reste le parasurtenseur le moins précis (tension maximale avant amorçage) et le plus lent ce qui le rend incapable de protéger une électronique sensible (informatique...)...
Il était installé autrefois sur les lignes téléphoniques (tel le modèle bleu à gauche), les extrémités à la paire torsadée, le milieu à la terre (et donc masse en régime TT domestique) locale des particuliers.
Souvent les 'hotlines' ADSL les ont fait retirer car, à cause de leur capacité parasite, ils ralentissent le débit... Datasheet éclateur.




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La varistance ou VDR

La varistance ou VDRVoltage dépendance résistance en anglais est devenu un composant très précis et il est très utilisé : lignes électriques ferroviaires, arrivées HT dans une usine et blocs parafoudreBloc parafoudre de tableau électrique :

Bloc parafoudre de tableau
chez les particuliers.
Il existe aussi en tant que composant électronique présent dans bien des alimentations à découpages (ordinateurs, variateurs, filtres blindés, comme les composants bleus à gauche sur la photo...)

VDR varistance, parasurtenseur
Comme le montre la courbeEn ordonnées, vertical : l'impédance,
en abscisse, horizontal : la tension
de droite : il oppose une résistance en vert quasiment infinie jusqu'à sa tension limite, après quoi celle-ci tend vers 0 écrêtant  la surtension, comme le montre le schéma du centre, ! Datasheet varistance.




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Diode transil (TVS)

Diodes transil uni et bidirectionnelles
Le transilTransil est proche d'une diode Zener mais optimisé pour une grande rapidité d'action et une énergie absorbée en pointe très élevée, il existe en unidirectionnel et bidirectionnel.
Extrêmement rapide (quelques ns voire ps en unidirectionnel), il est le seul apte à protéger les électroniques sensibles mais sa capacité d’absorption reste limitée ce qui le rend fragile. Idéalement on le complète d'une VDR ou éclateur en amont, au TGBTTableau général basse tension, tableau électrique de la zone, ou de l'habitation pour les particuliers et il protégera au plus prèsIl s'agît typiquement du composant utilisé dans les prises, multiprises, parafoudre et les onduleurs
Prise parafoudre, protège aussi TV
Le voyant s'allume quand la diode transil est en cct, un fusible interne protège l'amont
le matériel sensible.
Le composant se met en court-circuit (interdisant toute tension) :
Un fusible ou disjoncteur est donc obligatoirement placé en amont. Datasheet transil.




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Comparatif éclateur, varistance, transil

Tableau résumant les principales caractéristiques des différents parasurtenseurs...

  éclateur varistance transil
temps de réaction dizaines de µs à ms dizaines à centaines de ns de quelques ps à ns
énergie absorbée Elevée Moyenne à élevée Faible
tolérance surtension ≃ 50% ≤ 20% << 5%
usage typique distribution... armoire, TGBT... électronique


Le cours connexe sur les bonnes pratiques précise comment installer les parafoudres de tableau de manière efficace !




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Quel est le seul parasurtenseur...


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Crée le 26 / 06 / 2017, der. màj le 01 / 07 / 2018 par : Guillaume (Guillaume DUPAS)
Contributeur Guillaume DUPAS Gu5835e07c1389f
Cours vu 6722 fois
Difficulté : ★★★★★
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Gu5835e07c1389f
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