Zone industrielle de Paidong Qiligang, ville de Yueqing, province du Zhejiang, Chine.
Les dispositifs de protection contre les surtensions sont des composants utilisés dans les systèmes de données et d'alimentation pour sécuriser le matériel. Ils sont affectés dans les circuits de faible puissance. Cependant, le fonctionnement de ces systèmes est d'empêcher la destruction ou la perturbation due aux surtensions transitoires.
Les SPD suppriment les surtensions ou les impulsions électriques en agissant comme un chemin à faible résistance. Ainsi, transformer les tensions transitoires en courants et les rediriger le long du sol. Ceci est fait pour diminuer l'attaque de la ligne de transmission. Cet appareil est connecté en parallèle aux circuits d'alimentation des charges qu'il est censé protéger. Il s'agit de la méthode de protection contre les tensions déséquilibrées la plus largement utilisée et la plus efficace.
Les surtensions transitoires sont induites par l'opération de commutation de charges électriques dans un bâtiment, ainsi que par le couplage magnétique et inductif provoqué par la formation d'un champ magnétique lorsque des courants importants circulent. L'électricité statique et les orages peuvent également provoquer des surtensions. Comme la foudre est une source importante d'interférences électromagnétiques dans les systèmes électriques.
Il existe deux types de coups de foudre :
1. Le chemin de la foudre est directement connecté aux lignes de transmission de la structure électrique.
2. Électro-appariement magnétique de l'énergie dans les conducteurs du réseau électrique provoqué par l'énergie rayonnante de décharge de tonnerre à proximité.
Le principe de fonctionnement des dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) est centré sur la protection des systèmes électriques contre les surtensions transitoires, également appelées surtensions. Le concept principal est de limiter ces pointes de tension en détournant ou en limitant le courant de pointe. Voici comment cela fonctionne:
Varistance à oxyde métallique (MOV) : L'un des composants les plus courants d'un SPD est la varistance à oxyde métallique. Une varistance est un composant électronique dont la résistance varie en fonction de la tension appliquée, présentant une caractéristique courant-tension non linéaire et non ohmique. Lorsque la tension est normale, le MOV présente une résistance très élevée, permettant un fonctionnement normal du système électrique. Cependant, lors d'un événement de surtension, la résistance du MOV chute considérablement, devenant très faible. Ce changement permet au MOV d'« absorber » l'excès de tension, puis d'agir comme un « shunt » en détournant l'excès de courant de la charge protégée et en toute sécurité vers la terre.
Comment les SPD détournent le courant :
1. Lorsqu'un pic de tension se produit, le SPD réagit rapidement, créant un chemin à faible impédance (faible résistance) vers la terre.
2. Cela détourne le courant d'impulsion des charges critiques.
3. En détournant le courant, le SPD réduit également la tension résultante subie par l'équipement connecté à un niveau plus sûr.
Autres composants des SPD :
Les SPD peuvent également utiliser des tubes à décharge gazeuse (GDT), des diodes à avalanche de silicium (SAD) ou des diodes suppresseurs de tension transitoire (TVS), en fonction de la conception spécifique et des exigences de protection.
Résultat de l'action SPD :
En fonctionnant de cette manière, les SPD protègent les appareils électroniques sensibles des pics de tension provoqués par la foudre, les surtensions et d'autres types de perturbations électriques.
L’objectif est d’éviter que ces transitoires ne provoquent des dommages ou des problèmes de fonctionnement, prolongeant la durée de vie de l’équipement et garantissant sa fonctionnalité.
Sélection du SPD :
La sélection appropriée d'un SPD repose sur plusieurs facteurs, notamment l'emplacement dans le système électrique, les types de surtensions attendus et la vulnérabilité de l'équipement connecté.
Les critères de sélection impliquent, entre autres paramètres, la tension de fonctionnement continue maximale (MCOV), le courant de décharge nominal (In) et l'indice de protection en tension (VPR) du SPD.
1. SPD type 1
Les SPD de type 1 sont installés à l'entrée de service du système électrique d'un bâtiment. Leur fonction principale est de protéger contre les surtensions importantes, provenant généralement de sources externes, telles que les coups de foudre directs. Ils constituent la première ligne de défense et peuvent dissiper les impacts à haute énergie. En termes d'installation, les SPD de type 1 sont montés du côté ligne du panneau d'entrée de service principal, entre le poteau électrique et l'endroit où le service électrique entre dans le bâtiment.
2. SPD type 2
Les SPD de type 2 sont utilisés dans le tableau de distribution principal (ou dans les tableaux de distribution secondaires) et sont conçus pour gérer les surtensions provenant de l'intérieur du bâtiment, telles que celles provoquées par la mise sous et hors tension de gros équipements. Ces SPD assurent la protection des circuits et des appareils en aval et sont particulièrement importants pour protéger les équipements électroniques sensibles. Ils gèrent les surtensions que les SPD de type 1 ne peuvent pas complètement détourner, capturant les surtensions plus petites et répétitives qui pourraient autrement dégrader ou endommager les appareils connectés au fil du temps.
3. SPD type 3
Les SPD de type 3 sont installés au point d'utilisation, à proximité des appareils d'utilisation finale qu'ils sont censés protéger, tels que les ordinateurs, les téléviseurs ou autres appareils électroniques. Ils sont généralement utilisés conjointement avec des SPD de type 2 pour une stratégie de protection plus complète. Ils sont conçus pour supprimer l'énergie de surtension restante après le fonctionnement des SPD de type 2, traitant ainsi des surtensions qui s'infiltrent dans des équipements individuels.
4. SPD combinés de type 1+2
Certains SPD combinent les fonctionnalités des appareils de type 1 et de type 2. Ces parafoudres de type 1+2 peuvent protéger toutes les installations électriques contre les coups de foudre en déchargeant le courant et conviennent aux endroits à forte densité de coups de foudre.
1. Grand flux de protection : Les SPD sont conçus pour gérer des courants de surtension importants, en les détournant efficacement pour éviter d'endommager le système électrique et les appareils connectés.
2. Pression résiduelle extrêmement faible :La tension résiduelle, ou tension de passage, après l'action du SPD, est maintenue aussi basse que possible. Il s’agit de la tension que l’équipement subira réellement lors d’un événement de surtension, et la maintenir à un niveau bas est essentiel pour la protection.
3. Temps de réponse rapide : Les SPD agissent rapidement pour lutter contre les surtensions, souvent en quelques nanosecondes, ce qui est crucial pour protéger les équipements contre l'apparition rapide de pointes de tension.
4. Technologie d'extinction d'arc : Les SPD modernes utilisent des technologies avancées d'extinction d'arc pour prévenir tout risque d'incendie qui pourrait potentiellement survenir en cas de surtension.
5. Circuit de protection du contrôle de la température : Un circuit intégré qui surveille la température empêche la surchauffe des composants SPD, garantissant ainsi la stabilité et empêchant l'emballement thermique ou les dommages.
6. Protection thermique intégrée : Les SPD sont souvent équipés de fusibles thermiques ou de mécanismes similaires pour déconnecter le SPD du circuit en cas de surchauffe, offrant ainsi une couche de sécurité supplémentaire.
7. Tension de fonctionnement continue maximale (MCOV) : La tension la plus élevée qu'un SPD peut supporter de manière continue sans dégradation ni panne signifie la capacité du SPD à gérer les fluctuations normales de tension.
8. Indice de protection contre la tension (VPR) : Cette valeur nominale indique la tension maximale qui sera délivrée à l'équipement connecté lors d'un événement de surtension après le fonctionnement du SPD.
Le domaine des « dispositifs de protection contre les surtensions » englobe un large éventail de types et d'applications adaptés à différents besoins, de l'échelle domestique à l'échelle industrielle. Choisir le bon SPD nécessite une compréhension globale de la technologie sous-jacente, de ses applications et garantir la conformité aux normes de l’industrie.
Ces appareils sont utiles pour prévenir la perte ou la blessure d'équipements délicats, mais ils sont également nécessaires pour la sécurité. Une protection contre les surtensions est nécessaire pour tout bâtiment commercial, industriel ou public équipé de lignes aériennes, ce qui suggère que la grande majorité des bâtiments le forceraient. De plus, nous aimerions dispositifs de protection contre les surtensions comme leur type carré de problèmes électriques comme la foudre, les pannes de courant, les dysfonctionnements du réseau.
Lorsqu’il s’agit de sécuriser un réseau électrique, il n’existe pas de stratégie universelle. Chaque configuration nécessite un examen détaillé de ses mécanismes « Causes et prévention des surtensions » et une compréhension approfondie de la manière dont le débat « Multiprises vs. Parasurtenseurs » s'applique à leur situation spécifique.
Equipé de la connaissance des différents types de SPD, de leurs applications et de pratiques de maintenance vigilantes, on peut augmenter considérablement la résilience de son infrastructure électrique contre les surtensions électriques imprévisibles et dommageables.
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