Overvoltage

Les surtension ne sont guère observables, elles ont des conséquences multiples sur les machine et process.
Certaines sont graves avec des risques de blessures, d’autres ne sont que matérielles. Dans de nombreux cas les utilisateurs ont des difficultés à en rechercher les causes.

Quelques situations typiques

Comportements incompréhensibles
Les commandes de machines sont parfois imprévisibles, elles peuvent générer des informations confuses sur les afficheurs alphanumériques, des emballements de moteurs dont les conséquences peuvent aller jusqu’à la casse mécanique.

Arrêts inattendus
> Arrêt de ventilation, d’ascenseur, d’éclairage, créant des risques pour les personnes.
> Arrêt d’équipements provoquant des surchauffes, givrages, inondations avec dommages aux installations, aux bâtiments.
> Arrêt de machines provoquant des pertes de production, etc.

Les destructions électriques et électroniques
> Les matériels électroniques sont souvent sensibles aux surtensions conduites par les câbles d’alimentation, les câbles des capteurs ou de communication.
> Les surtensions peuvent détruire les composants et provoquer des amorçages entre les pistes des circuits imprimés.
> Dans certaines situations, une surtension peut créer un début d’incendie.

Origine et énergie

Surtension Atmosphériques
C’est-à-dire due à la foudre, l’énergie y est très importante.
Elle est suffisante pour détruire des composants électroniques, voir vaporiser des conducteurs (effet d’arcs de courts-circuits).

Exemple : dommage causé à une carte mère de modem par surtension atmosphérique transmise par la ligne téléphonique.

Comment apparaissent les surtensions atmosphériques ?

Où installer la protection ?

Surtension Industrielle

> Causée par :
– La commutation de gradins de condensateurs, de bobines de contacteurs ou d’autres charges selfiques.
– La commande par variateurs de vitesses.

> Conséquences :
– Superposition de bruit sur les signaux analogiques générant de fausses indications (ex. : temp. erronée).
– Modification de données en mémoire.
– Ralentissement de communication, etc.

Comment apparaissent les surtensions industrielles ?

Où installer la protection ?

Les parafoudres (parasurtenseurs)

A quoi ressemble un parafoudre ?

Technologie : Le parasurtenseur ou parafoudre est composé de varistances ou d’éclateurs à gaz.

(1) Varistance : sa résistance décroit lorsque la tension augmente.
(2) Eclateur à gaz : un arc conducteur apparait entre ses électrodes au delà d’une certaine tension.

> Parasurtenseur à cartouches :
Leurs varistances sont intégrées dans des cartouches débrochables pour faciliter la maintenance.

> Parasurtenseur Combi :
Le disjoncteur intégré (déconnecteur) isole automatiquement le parasurtenseur lorsque les cartouches doivent être remplacées.
Le déconnecteur assure ainsi la continuité de service du reste de l’installation.

Fonctionnement d’un parasurtenseur

Le parasurtenseur agit comme une soupape :
> Fermée (haute impédance), lorsque la tension est normale (U=Un).
> Ouverte (conducteur), en cas de surtension.

Que se passe t-il lorsque la tension du secteur dépasse la “Tension permanente maximale” (Uc du parasurtenseur) ?

Le courant lié à la surtension est dérivé directement vers la terre.
Il fait ainsi chuter la surtension à une valeur non destructive pour l’installation électrique câblée en parallèle avec le parasurtenseur.

Après un certain nombre de chocs dépendant de leur intensité, un varistance pourra rester en court- circuit et devra être remplacée.
L’information est généralement donnée par un indicateur mécanique.

Un déconnecteur est un disjoncteur spécifique dont le rôle est d’isoler le parasurtenseur du réseau lorsqu’une ou plusieurs varistances ont atteint leur fin de vie ou lors d’une maintenance.

Applications

Circuits de puissance en AC
Mise en œuvre
Le parasurtenseur et son déconnecteur sont câblés entre la sortie du disjoncteur de tête (raccordement : en général sur le bornier de répartition) et le bornier de terre.
Les surtensions seront ainsi limitées entre ces deux points, protégeant les circuits des machines.

L’impédance du circuit déconnecteur + parasurtenseur doit être la plus basse possible. Ses conducteurs doivent donc être les plus courts possible pour assurer un très basse tension résiduelle pendant le passage du courant. 50 cm de câble par phase créent une tension résiduelle = 500 V entre borniers, ce qui est acceptable.

Types de parasurtenseurs AC selon le risque

(1) Zone géographique très exposée ou bâtiment équipé d’un paratonnerre (même si l’alimentation est souterraine) -> Type 1 / 1+2.
Privilégier l’installation dans le TGBT.

(2) Alimentation du bâtiment totalement ou partiellement aérienne -> Parasurtenseur Type 2.
Seul ou en complément d’un parasurtenseur de type 1. Installation dans le TGBT ou un tableau divisionnaire.

(3) Pour les surtensions résiduelles apparaissant au-delà de 2 à 3 dizaines de mètres d’un câble partant d’un tableau déjà protégé -> Parasurtenseur Type 3.
En complément d’un parasurtenseur de type 1+2 ou type 2.
Installation la plus proche possible de la charge à protéger.

Déconnecteur de parasurtenseur
Il est choisi selon les prescriptions du constructeur du parasurtenseur pour garantir la coordination électrique avec la protection amont connue ou présumée.
Le déclenchement intempestif pendant le choc de foudre sera ainsi évité.
Grâce à la technologie Combi, le choix d’un déconnecteur séparé n’est plus nécessaire.

Principe de câblage d’un parasurtenseur AC

Exemple pour un : Coffret plastique Pragma

Exemple pour un : Tableau métallique Prisma Plus

(1) Le châssis métallique est utilisé comme conducteur.
Il faut raccorder le câble de terre du parasurtenseur en utilisant des rondelles éventails pour assurer une parfaite conduction.
Cette solution est uniquement réalisable avec des tableaux conforme à la norme CEI 60439-1.

Les parasurtenseurs pour applications AC par Schneider Electric

La technologie Combi du QuickPRD 40r offre de meilleures performances que la technologie traditionnelle.
> Parfaite compatibilité électrique entre le déconnecteur et le parasurtenseur.
> Câblage plus rapide.
> Sécurité préservée, le déconnecteur est ouvert en cas de cartouche défectueuse ou absente.
> Déconnection rapide du parasurtenseur pour permettre les tests diélectriques de l’installation ou du tableau de contrôle.

Circuits très basse tension

iPRC
Protection pour ligne téléphonique analogique.
Le parafoudre iPRC câblé en montage série à l’entrée de l’installation privée protège les téléphones, PABX, modems (y compris ADSL), etc. Egalement compatible avec les lignes téléphoniques standard.

iPRI
Protection pour deux lignes courant faible sans potentiel commun ou quatre lignes avec potentiel de référence commun : le iPRI protège les entrées “capteur” d’appareils de mesure, d’automates, les entrées alimentation courant continu jusqu’à 53 V, courant alternatif jusqu’à 37 V. Le courant appelé ne doit pas dépasser 300 mA.
Parasurtenseur 4 voies PRI en protection d’entrées d’automate.

Il faut positionner le parasurtenseur près du bornier de raccordement des capteurs.

Guides de choix

Choisir le parasurtenseurs, selon la tension du circuit.

Courant Alternatif AC

Très basse tension AC/DC

Basse tension DC

Contacteurs et filtres pour atténuation de surtensions de commutation

Contacteurs pour gradins de condensateurs
Les condensateurs sont commutés en 2 étapes :
> Etape 1 : les contacts auxiliaires se ferment, les résistances ballast R (fils résistifs) limitent le courant d’appel.
> Etape 2 : moins d’une seconde plus tard les contacts principaux se ferment court circuitant les résistances ballast, le courant nominal est établi.

Filtres antiparasites pour bobines de contacteurs
Une bobine de contacteur génère une surtension lors de sa commutation.
Elle peut être absorbée par un filtre raccordé en parallèle.
Plusieurs types de filtre sont disponibles (RC, varistance, diode de roue libre) à choisir selon la tension d’alimentation AC ou DC, la durée d’ouverture maxi. à obtenir.

LA4D.., LAD4… filtres pour contacteur TeSys D