ELECTRONIQUE 3D
L'ELECTRONIQUE FACILE ET AMUSANTE
Protection anti-surtension
- Il n’existe pas de protection efficace à 100% contre les dommages dûs à une surtension provoquée par la foudre. Il est cependant possible, à peu de frais et à l’aide d’une électronique simple, de réduire très sensiblement le risque de voir un appareil électronique coûteux partir en fumée après un « coup de foudre ».
Une surtension produite par la foudre peut se frayer un chemin vers un appareil électrique par différentes voies, par le biais d’un câble de téléphone ou d’antenne, celui du réseau secteur voire tout simplement par la terre.
L’un des trajets le plus sujet à risques est le réseau du secteur dont le neutre, voire la terre de protection, se trouve en contact avec la terre. La prise en ligne, d’un fusible (à fusion) ou bimétal ne sert pas à grand chose vu que les dits composants ont une inertie plus grande que celle des fragiles semi-conducteurs.
Une surtension produite par la foudre peut se frayer un chemin vers un appareil électrique par différentes voies, par le biais d’un câble de téléphone ou d’antenne, celui du réseau secteur voire tout simplement par la terre.
L’un des trajets le plus sujet à risques est le réseau du secteur dont le neutre, voire la terre de protection, se trouve en contact avec la terre. La prise en ligne, d’un fusible (à fusion) ou bimétal ne sert pas à grand chose vu que les dits composants ont une inertie plus grande que celle des fragiles semi-conducteurs.
- S’il existe toute une série de composants pouvant servir à protéger un circuit contre des surtensions, des dériveurs de surtension à gaz aux diodes de suppression de transitoires (Transils) spéciales, rien n’interdit d’imaginer l’utilisation de composants « ordinaires » en vue de réaliser une limitation de tension, composants disponibles partout et très bon marché : les diodes zéner et les varistors, sachant que ces derniers se comportent comme une paire de diodes zéner montées en tête-bêche.
On pourrait, en principe, monter ce type de composant directement dans la ligne du secteur. La normalisation requiert, dans le cas des appareils de classe 1, une isolation pouvant aller, entre la ligne de phase/neutre et la terre, jusqu’à 2 kV. Si l’on prend des composants entre la phase et la terre, ou le neutre et cette dernière, ceux-ci doivent avoir une tension de claquage d’au moins 2 kV !
Même les varistors n’atteignent pas cette valeur, les diodes zéner encore bien moins. Il est possible de contourner les normes en s’attaquant au côté du secondaire du transformateur, dont la tension est du domaine des Basses-Tensions (par opposition aux Hautes Tensions).
On peut y prendre des mesures de protection contre les surtensions sans pécher contre les normes. Les diodes zéner de la série BZT03 de Philips sont conçues spécialement pour l’élimination des transitoires, leur temps de réaction est inférieur à 10 µs, les fameux varistors en disque de la série SIOV de Siemens réagissent, eux, à toute surtension, et ce en moins de 25 ns. Si un varistor SIOV-S est capable de supporter une pointe de courant de 10 kA, celle-ci ne doit pas dépasser une durée de quelques microsecondes, ledit composant n’étant pas en mesure de dissiper la puissance qu’implique une surcharge de durée plus longue.
Il en va de même dans le cas des diodes de suppression qui ne supportent pas des crêtes de courant aussi importantes, mais sont en mesure d’« encaisser » une surintensité pendant une durée sensiblement plus longue. Que l’on opte pour le circuit à varistors ou à diodes zéner, il faut lui associer à chaque fois un composant essentiel, à savoir un fusible rapide, qui n’entre en fonction qu’un certain temps après la réaction des varistors ou des diodes zéner. Ces fusibles fondent en quelques millisecondes lorsque le courant effectif est un nombre de fois supérieur à la valeur de l’intensité nominale. Remarque : cette électronique reste inactive lorsque la tension du secteur se trouve reliée à la terre.
Il ne s’agit pas nécessairement là d’une panne, vu que cela peut être le cas lorsque qu’un appareil de classe K doté d’un filtre secteur ne se trouve pas relié à la terre. Ceci explique que les varistors R2 et R3 d’une part et les diodes zéner D3 à D6 de l’autre, sont dimensionnés de façon à n’entrer en conduction qu’à partir de 270 à 275 V (tolérance de la tension du secteur + tolérance du varistor ou de la diode zéner). Le composant chargée de la protection de la ligne de la tension d’alimentation est par contre, lui, (compte tenu de la tolérance) calculé en fonction de la tension au secondaire.
On pourrait, en principe, monter ce type de composant directement dans la ligne du secteur. La normalisation requiert, dans le cas des appareils de classe 1, une isolation pouvant aller, entre la ligne de phase/neutre et la terre, jusqu’à 2 kV. Si l’on prend des composants entre la phase et la terre, ou le neutre et cette dernière, ceux-ci doivent avoir une tension de claquage d’au moins 2 kV !
Même les varistors n’atteignent pas cette valeur, les diodes zéner encore bien moins. Il est possible de contourner les normes en s’attaquant au côté du secondaire du transformateur, dont la tension est du domaine des Basses-Tensions (par opposition aux Hautes Tensions).
On peut y prendre des mesures de protection contre les surtensions sans pécher contre les normes. Les diodes zéner de la série BZT03 de Philips sont conçues spécialement pour l’élimination des transitoires, leur temps de réaction est inférieur à 10 µs, les fameux varistors en disque de la série SIOV de Siemens réagissent, eux, à toute surtension, et ce en moins de 25 ns. Si un varistor SIOV-S est capable de supporter une pointe de courant de 10 kA, celle-ci ne doit pas dépasser une durée de quelques microsecondes, ledit composant n’étant pas en mesure de dissiper la puissance qu’implique une surcharge de durée plus longue.
Il en va de même dans le cas des diodes de suppression qui ne supportent pas des crêtes de courant aussi importantes, mais sont en mesure d’« encaisser » une surintensité pendant une durée sensiblement plus longue. Que l’on opte pour le circuit à varistors ou à diodes zéner, il faut lui associer à chaque fois un composant essentiel, à savoir un fusible rapide, qui n’entre en fonction qu’un certain temps après la réaction des varistors ou des diodes zéner. Ces fusibles fondent en quelques millisecondes lorsque le courant effectif est un nombre de fois supérieur à la valeur de l’intensité nominale. Remarque : cette électronique reste inactive lorsque la tension du secteur se trouve reliée à la terre.
Il ne s’agit pas nécessairement là d’une panne, vu que cela peut être le cas lorsque qu’un appareil de classe K doté d’un filtre secteur ne se trouve pas relié à la terre. Ceci explique que les varistors R2 et R3 d’une part et les diodes zéner D3 à D6 de l’autre, sont dimensionnés de façon à n’entrer en conduction qu’à partir de 270 à 275 V (tolérance de la tension du secteur + tolérance du varistor ou de la diode zéner). Le composant chargée de la protection de la ligne de la tension d’alimentation est par contre, lui, (compte tenu de la tolérance) calculé en fonction de la tension au secondaire.
D’après une idée de Peter Lay Technikerbüro © Elektor 12.1999
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