Les parafoudres

 

Un parasurtenseur sert à protéger une installation électrique des surtensions, celles ci peuvent être notamment dues aux résidus de foudres.

D'un point de vue composant électronique, il existe plusieurs types de parasurtenseurs, plus ou moins rapide, et plus ou moins capable d'absorber des puissances élevées, une association de ces divers type permet d'avoir une protection plus ou moins efficasse.

Les parasurtenseurs ne font rien d'autre que court circuiter des surtensions, ils se branchent entre deux fils. Une bonne protection secteur (monophasé) agira entre phase et terre, neutre et terre, phase et neutre, soit trois protections au total. Parfois, pas économie, on mettra deux protections seulement, entre phase et neutre, terre et un des deux fils, le potentiel maximum restant étant alors limité par les deux protections en série.

1. Les composants

1.1 Les éclateurs à arc
Ces protections sont montées dans des armoires électriques. Ce sont les protections qui absorbent les plus forts courants. Il s'agit de deux électrodes qui dessinent un "V", l'arc amorce entre les pointes les plus rapprochées du V, puis s'évacue par les pointes les plus éloignées. Placé dans une armoire, il doit être fixé correctement, et l'armoire doit avoir des aérations, car lors d'un coup de foudre, une surpression se produit, qui peut arracher l'éclateur, mais également souffler la porte de l'armoire.

1.2 Les éclateurs à gaz
Ces protections sont montées sur des cartes électroniques il s'agit de petits cylindres (5*5mm), avec deux pattes (voir paragraphe 3). Les éclateurs a gaz à absorbent de forts courants, mais réagissent lentement. Lorsqu'ils ont trois pattes, il s'agit d'éclateurs doubles, lesquels sont mieux que 2 simples pour protéger 2 fils (ligne téléphonique par exemple), car ils déclenchent simultanément.

1.3 Les varistances
Ces protections absorbent un courant moyen, et ont un temps de réaction de l'ordre de la micro seconde. Les varistances sont une famille de composant, elles sont souvent désignés par leur technologie, GEMOV, SIOV...
Lorsqu'elles arrivent en fin de vie, elles explosent (on les entoure souvent de gaine thermorétractable afin que cela fasse moins de dégat), ou prennent feu.

1.4 Les transils ou tranzorb
Ce sont des diodes zéner optimisées pour la protection. Elles sont unidirectionnelles, ou bidirectionnelles, leurs temps de réaction est de l'ordre de la nano seconde, elles absorbent moins de courant que les varistances. Elles écrêtent la tension. Une transil de 270V écrêtera une surtension de 360V à 270V.
Elles finissent leur fin de vie en court circuit.

1.5 Les trisils
Elles ressemblent aux diodes transil, mais ont un seuil de fonctionnement différent. Une diode transil de 270V par exemple, déclenchera à 270V, la tension à ses bornes restera faible jusqu'à ce que l'on coupe la tension. On voit facilement que ce genre de composant ne peut être utiliser pour le secteur par exemple, une surtension activerait le composant, lequel va court circuiter le secteur, ce qui va certainement faire disjoncter, mais aussi sûrement le faire exploser.

2. Composition d'un parasurtenseur
Un bon parasurtenseur sera composé d'un éclateur à gaz, d'une varistance, et d'un transil. Chaque élément sera séparé d'une self, afin de limiter la montée de tension présente aux bornes de chaque élément, et éviter que le plus faible, qui déclenche plus vite, absorbe tout. L'élément qui absorbe le plus, mais qui réagit le plus lentement est mis du coté de l'entrée (l'éclateur à gaz dans notre cas), celui qui réagit le plus rapidement, mais qui supporte le moins, est placé du coté à protéger (le transil dans notre cas). Ainsi la surtension est absorbée, le transil doit permettre de protéger sans risque les composants électroniques.

Une configuration serait que le parafoudre écoule une partie de la foudre à la masse, les éclateurs à arc protègent l'entrée du batiment, les éclateurs à gaz protègent chaque pièce, les varistances protègent les prises électriques, les transils chaque carte électronique. Dans ce cas, il n'y a pas besoin de self, les fils électriques en font fonction.

Bien sur, aucune protection n'est fiable à 100%, cela dépend de la puissance de la surtension à écouler.

3. Montage d'un parasurtenseur
La disposition d'un parasurtenseur dans un système est très importante, une mauvaise disposition peut rendre la protection inutile. Il faut toujours que les fils aillent directement à la protection puis en repartent, il n'est pas question de relier la protection en parallèle par des fils, si on veut rajouter la protection dans un tableau électrique, pas question de relier la protection par des bout de fils, s'il n'y a pas d'autres moyens, il faut modifier le tableau pour que tous les fils à protéger arrivent au même endroit, c'est la seule solution.
Le raison est simple, nous ne devons pas raisonner en continu et nous dire que c'est relié parce qu'il y a des fils. Les surtensions ont des front raides, donc des composantes haute fréquence, tout fil étant une self, il bloque en partie la perturbation signal. La protection écrête alors ce qu'elle voit, mais ce n'est pas ce qui se propage dans l'installation.
Sur un circuit imprimé, c'est pareil, les pistes doivent aller directement à la protection, qui est la plus près possible des connecteurs, et repartir vers le reste du circuit. Il n'est pas question de tirer des pistes pour relier les protections, on doit passer par elles. Les pistes qui vont des connecteurs aux protections ne doivent pas être trop fine, même si les signaux à protéger ne passent pas de courant, sinon les pistes risquent de faire fusible en sac de surtension, à cause du fort courant que vont absorber les protections.

F5SZK  2001