Principe de protection contre les surtensions de l'alimentation à découpage
Le dispositif de protection contre les surtensions (SPD), également connu sous le nom de parasurtenseur, est un dispositif de protection non linéaire utilisé dans les systèmes sous tension pour limiter les surtensions transitoires et guider le courant de surtension de décharge. Il est utilisé pour protéger les systèmes électriques ou électroniques présentant des niveaux de tenue à basse tension contre la foudre, les impulsions électromagnétiques ou les dommages liés aux surtensions de fonctionnement. Ces dernières années, les systèmes d'information électroniques (tels que la télévision, le téléphone, les communications, les réseaux informatiques, etc.) se sont développés rapidement et un grand nombre de dispositifs d'information électroniques ont vu le jour et se sont popularisés. Ces types de systèmes et d'équipements sont souvent coûteux et importants, avec de faibles niveaux de tension de fonctionnement et de tenue en tension, ce qui les rend très sensibles aux impulsions électromagnétiques de foudre. Par conséquent, le SPD doit être utilisé pour la protection contre les surtensions.
Le principe de fonctionnement du SPD
Le parasurtenseur convient à la protection de l'alimentation basse tension 220/380 V et est un composant non linéaire. Selon les normes CEI, le parasurtenseur est un dispositif principalement utilisé pour supprimer les surtensions et les surintensités de la ligne de transmission. L'exigence de base pour qu'un parasurtenseur joue un rôle protecteur est de résister au courant de foudre attendu et d'éteindre efficacement le courant continu à fréquence industrielle généré après le passage de la foudre à travers la tension de serrage maximale de la surtension. Il limite la surtension instantanée qui pénètre dans la ligne électrique ou la ligne de transmission de signaux à la plage de tension que l'équipement ou le système peut supporter, ou décharge un fort courant de foudre dans le sol pour protéger l'équipement ou le système protégé des dommages causés par un impact.
Les types et les structures des parasurtenseurs varient en fonction de leurs différentes utilisations, mais ils contiennent au moins un élément limiteur de tension non linéaire. Les parasurtenseurs couramment utilisés comprennent les MOV (MetalOxideVaristors) et les tubes à décharge à gaz. Les surtensions électriques contiennent une énergie puissante et ne peuvent pas être arrêtées. Pour cette raison, la stratégie visant à protéger les équipements électriques sensibles contre les dommages causés par les surtensions consiste à détourner la surtension de l'équipement, puis à la déverser dans le sol.
Le parasurtenseur MOV se compose de trois parties : un matériau en oxyde métallique au milieu, connecté par deux semi-conducteurs à l'alimentation et au fil de terre. Lorsqu'une surtension se produit, le MOV agit immédiatement avec un temps de réponse de 1-3 nanosecondes. Le "V" dans MOV est un rhéostat. Au moment de la réponse, la résistance du MOV chute de sa valeur maximale à presque zéro ohm et une surintensité s'écoule dans le sol à travers le MOV. L'équipement électrique protégé continue de fonctionner à la tension de fonctionnement normale. Ses composants semi-conducteurs ont la propriété de changer de résistance avec les changements de tension. Lorsque la tension descend en dessous d’une valeur spécifique, le mouvement des électrons dans un semi-conducteur génère une résistance élevée. Au contraire, lorsque la tension dépasse cette valeur spécifique, le mouvement des électrons change et la résistance du semi-conducteur diminue jusqu’à presque zéro ohm. La tension est normale et le parasurtenseur MOV est inactif sur le côté, sans affecter la ligne électrique.
Indicateurs des avantages et des inconvénients des dispositifs de protection contre les surtensions (MOV) :
(1) Tension de serrage : représente la valeur de tension qui permettra au MOV de se connecter au fil de terre. Plus la tension de serrage est faible, meilleures sont les performances de protection.
(2) Capacité d'absorption/dissipation d'énergie : Cette valeur nominale représente la quantité d'énergie que le parasurtenseur peut absorber avant d'être brûlé, en joules. Plus la valeur est élevée, meilleures sont les performances de protection.
(3) Temps de réponse : les parasurtenseurs ne se déconnectent pas immédiatement et leur réponse aux surtensions sera légèrement retardée.
Un autre dispositif de protection contre les surtensions courant est un tube à décharge à gaz. Ces tubes à décharge à gaz ont la même fonction que les MOV, déplaçant l'excès de courant du fil sous tension vers le fil de terre et remplissant cette fonction en utilisant un gaz inerte comme conducteur entre les deux fils. Lorsque la tension se situe dans une plage spécifique, la composition du gaz détermine qu’il s’agit d’un mauvais conducteur. Si la tension augmente et dépasse cette plage, l'intensité du courant sera suffisante pour ioniser le gaz, faisant du tube à décharge un très bon conducteur. Il conduira le courant vers le fil de terre jusqu'à ce que la tension revienne à des niveaux normaux, puis deviendra un conducteur défectueux.
