Surtension

En électrocinétique, la surtension sert à désigner le fait pour un élément spécifique d'un dipôle électrique d'avoir à ses limites une tension supérieure à celle aux limites du dipôle complet.



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Distribution de l'énergie électrique - Électrotechnique - Génie énergétique

En électrocinétique, la surtension sert à désigner le fait pour un élément spécifique d'un dipôle électrique d'avoir à ses limites une tension supérieure à celle aux limites du dipôle complet. C'est le cas par exemple de la tension aux limites d'un condensateur dans un dipôle RLC série en résonance.

D'autre part, un réseau électrique possède généralemente une tension normale : on parle aussi de tension nominale. En basse tension, cette tension nominale peut être par exemple de 230 V entre phase et neutre. En moyenne tension, celle-ci est normalisée à 20 kV (entre phase) et 11, 5 kV (entre phase et terre). Le réseau peut se trouver accidentellement porté à une tension supérieure de sa tension nominale : on parle alors de surtension. Les surtensions sont une des causes envisageables de défaillances d'équipements électriques ou électroniques, quoique ceux-ci soient de mieux en mieux protégés contre ce type d'incident.

Différents type de surtension dans les réseaux électriques

Surtension en électronique

L'origine des surtensions affectant les circuits électroniques est due essentiellement à l'interruption rapide du courant dans les circuits inductifs, surtout au niveau des étages de puissance fonctionnant en commutation. Théoriquement ce type de surtension doit être maîtrisé dès la conception par différents moyens, tels que le choix des composants de puissance, la définition et la réalisation des éléments inductifs (inductance, transformateurs), la mise en place de composants limiteurs de surtension, l'implantation et le câblage, mais aussi par des choix judicieux concernant les domaines des stratégies de commande et des circuits associés.

En général, les défaillances des appareils électroniques liées aux surtensions résultent du non respect d'un ou plusieurs de ces critères, ou alors des normes et recommandations en vigueur.

Les relais, interrupteurs, commutateurs sont aussi des générateurs de surtensions.

D'autres sources de surtension, venant essentiellement du réseau de distribution, peuvent perturber ou détruire les appareils électroniques. Il est indispensable de s'en prémunir en disposant des filtres appropriés à l'entrée dite «secteur». Cependant le dimensionnement de tels systèmes n'assure pas forcément une protection intégrale. C'est pourquoi il est recommandé de raccorder au réseau les équipements sensibles : ordinateurs, périphériques, appareils coûteux ou indispensables, par l'intermédiaire de blocs de prises pourvus de protections antisurtensions et de parafoudre, ou mieux d'onduleurs. Solution ultime, débrancher du réseau électrique et des réseaux de communications, ces équipements lors d'orages.

Dispositifs pour se protéger des surtensions

En haute et basse tension, le système le plus commun pour parer aux surtensions est le parafoudre. L'éclateur est un système rudimentaire de limitation des surtensions.

En électronique on utilise : la diode Zener, la diode Transil, la diode Trisil, la varistance à oxyde métallique (Gemov, Siov), les circuits RC (résistance-condensateur), l'éclateur à gaz, etc.

Exemple de protection contre les surtension en électronique

Figure 1 - La diode sert de chemin pour le courant de l'inducteur lorsque le transistor se bloque. Ceci évite la naissance de hautes tensions aux limites du transistor.

La règle est que, pour éviter les surtensions, il faut protéger les circuits en prévoyant un chemin pour le courant de la bobine lorsque le circuit inductif s'interrompt. Dans le diagramme figure 1 on trouve l'exemple d'un transistor qui contrôle le courant dans une bobine (celle d'un relais, par exemple). Lorsque le transistor se bloque, le courant qui circule charge les capacités parasites entre spires et la tension augmente. La tension appliquée entre collecteur et émetteur du transistor étant alors égale à la somme de la tension d'alimentation et celle aux limites de la bobine, elle peut aisément dépasser la tension autorisée et le détruire. En plaçant une diode (D, dite diode de roue-libre), comme dans le diagramme, le courant trouvera un chemin au moment de la coupure et la tension sera limitée à la chute de tension de la diode à l'état passant. La difficulté fonctionnelle de cette protection est que le courant met plus longtemps à diminuer, ce qui, occasionnellemen, peut être un inconvénient. On peut diminuer ce temps en ajoutant par exemple une diode zener ou une diode Transil.

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"Pour générer une tension,"

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