Le spécialiste de la protection foudre et surtensions

Les diodes d’écrêtage

Des diodes spéciales dédiées à l’écrêtage (Transil, TVS ou diodes à avalanche), conçues pour écrêter très rapidement les surtensions et supporter des courants élevés sont utilisées pour la protection des équipements sensibles. Ces diodes de protection, utilisées dans les parafoudres FUSADEE® ont un comportement analogue aux varistances avec quatre principaux avantages :

  • Grâce à leur rapidité ce sont les seuls éléments permettant de protéger efficacement un équipement contre les transitoires électriques rapides (réactivité de l'ordre de la picoseconde pour traiter les surtensions d'une durée de quelques nanosecondes telles que les décharges electrostatiques).
  • Le courant de crête maximal supporté sans détérioration du composant peut atteindre quelques centaines d’ampères et sa durée de vie tant que ce courant n’est pas dépassé est illimitée.
  • La forte non linéarité permet de procurer des tensions de protections plus basses.
  • Dans le montage FUSADEE®, la fin de vie des diodes se fait toujours en court-circuit ce qui permet d’obtenir des configurations à continuité de protection quelque soit le type de surtension rencontrée.

Les varistances

Une varistance ou varistor est une résistance dont la valeur varie très fortement en fonction de la tension appliquée à ses bornes. Plus la tension est élevée plus la résistance est faible. Il s'agit d'un composant à base de céramique généralement constitué de grains d'oxyde de zinc. Lorsqu'une certaine tension est dépassée, cette couche devient conductrice. La varistance est un élément non-polarisé qui peut être utilisé pour des circuits à courant continu et alternatif.
Les varistances présentent plusieurs avantages par rapport aux éclateurs :

  • Un temps de réponse inférieur de l’ordre de 25ns (celui-ci n’est cependant garanti que lorsque les connexions sont les plus courtes possibles, c'est-à-dire une très faible inductance des connexions).
  • L’absence de courant de suite.

Un inconvénient apparaît lors de l’utilisation : une varistance est capable de dévier une quantité limitée d’énergie en rapport avec le volume du composant. Cette énergie peut être atteinte lors d’une très forte impulsion (Imax) ou par cumul d’un certain nombre de surtensions de moindre amplitude (In). Dans ce dernier cas, les surtensions absorbées engendrent une modification de la tension de référence de la varistance. Celle-ci se rapproche petit à petit de la tension de service et un courant de fuite important peut apparaître. La dissipation de puissance augmente alors jusqu'à faire exploser l'élément dans les cas extrêmes, si aucun déconnecteur thermique n’est prévu (ce n’est heureusement pas le cas dans les parafoudres à varistances conformes à la norme NF EN 61643-11 qui intègrent un déconnecteur thermique, leur fin de vie est donc en circuit ouvert).

Les éclateurs

L'éclateur à gaz est un composant constitué de deux électrodes séparées par un gaz (air ou gaz rare). Dans le cas des éclateurs encapsulés, les électrodes sont reliées par un tube isolant en verre ou en céramique. A l'intérieur de ce tube, se trouve le gaz (air ou gaz rare argon ou néon).
L’éclateur présente l’avantage d’avoir une faible résistance d’arc constituant pratiquement un court-circuit, et ayant un grand pouvoir d’écoulement, ainsi que la très faible capacité parasite permettant la protection des lignes de signaux à très hautes fréquences. L’inconvénient principal des éclateurs à gaz réside dans le temps nécessaire à ioniser le gaz. Pour des fronts de montée lents jusqu'à 10 V/μs, la tension d'amorçage est égale à la tension nominale d'amorçage tandis que pour des fronts de montée rapides, la « tension dynamique d'amorçage » est à prendre en compte. Par conséquent, le niveau de protection est mal défini et peut atteindre des valeurs bien supérieures à la tension nominale d’amorçage.
Un autre inconvénient de l'éclateur à gaz est le courant de suite. Lors d’un amorçage, l’arc électrique est maintenu par la tension du réseau jusqu’à ce que le courant s’annule. Ce courant de suite peut atteindre des valeurs importantes dans les installations industrielles et nécessite l’association d’un déconnecteur approprié.