Protégez vous contre

les surtensions.

Si vous être profane, ou débutant, en électronique et électricité voyez directement votre électricien.

Nous sommes dans un domaine ou le "bricolage" ne paie pas.

L'improvisation en cette matière est dangereuse.

Cet article n'a qu'un but documentaire et pédagogique.

Vous ne pouvez expérimenter que si vous disposez des appareils de mesure et des générateurs de haute tension ad'hoc.

2 aspects:

  1. ligne téléphonique
  2. secteur 230 Volts

1/ Ligne téléphonique.

(Cet article concerne ceux qui habitent la campagne et la montagne).

Le jeudi 12 juin 2003 la foudre est tombée sur le pylône proche de ma maison.

Je ne vous dis pas le fracas...................Un craquement infernal.

Je n'avais aucun appareil en fonctionnement.

Résultat:

Modem, carte mère, modem ADSL, démodulateur numérique: hors d'usage.

Les dégâts furent tout aussi importants chez mes voisins: modem, imprimante, téléviseur.

En ce qui nous concerne la surtension est passée par la ligne téléphonique, entre autres, ce fut la valse des modems. En outre, elle dut bien passer ailleurs pour détruire le démodulateur numérique qui est sans rapport avec le téléphone.

Tous les fabricants de matériel électrique (LEGRAND, MERLIN-GERIN, etc...) proposent de l'appareillage protecteur contre les surtension du secteur ou des lignes téléphoniques.

Nous hobbyists en électronique pouvons fabriquer nos protections.

Je commencerai par la protection de la ligne téléphonique.

Il suffit de savoir que les surtensions induites par la foudre sont des impulsions transitoires, très brèves, mais dont le voltage peut atteindre des milliers de volts pendant une fraction de seconde, en général il n'y a pas d'intensité soutenue durable.

Les composants électroniques sont très sensibles à ces surtensions qui dépassent de très loin leur tension de "claquage".

Il existe de nombreux composants destinés à écrêter les transitoires,

Un paratonnerre protège contre les coups directs, auxquels rien ne résiste. Dans mon cas particulier les pylônes de la ligne haute tension, qui passe dans le voisinage, comportent un fil parafoudre qui fait office de paratonnerre. Mais la décharge induit dans son entourage des tensions et un champ magnétique intenses et brefs.

En conséquence, dans le sujet traité, il ne s'agit que de se protéger des effets secondaires de coups de foudre tombés sur les lignes ou dans le voisinage immédiat.

Pour approfondir techniquement le sujet je vous invite à consulter Internet, il y a beaucoup d'articles.

Protection de la ligne téléphonique:

La protection doit comprendre deux types de composants: 1/ des éclateurs à gaz (tubes à gaz) 2/et des varistances (VDR, MOV).

La combinaison de ces deux types de composants est indispensable. Le tube à gaz a un temps de réponse beaucoup plus rapide  que les MOV.

Le composant le plus difficile à trouver est le tube à gaz, il doit s'amorcer vers 200-250 volts. Nous sommes en téléphonie et la tension la plus forte qui parcourt votre ligne est celle de la sonnerie, elle est alternative et atteint un maximum de 100 volts. Les MOV sont des VDR pour 130 volts alternatifs.

Voici le schéma:

Voici les modules que j'ai installés: Ce sont des modules du commerce dont je disposais en surplus et que j'utilisais avec succès dans ma maison de campagne. J'avais simplement négligé de les réinstaller dans ma nouvelle demeure. Les modules doivent être séparés de tout corps combustible.

Dans la mesure où vous trouvez les composants, tels que définis, vous n'aurez aucune difficulté à réaliser un schéma aussi simple.

Ce système n'empêche pas l'ADSL.

 Celui qui construit sa protection doit la tester, et donc disposer d'un générateur de tensions allant jusqu'à 300 volts.

Un module de protection devrait être testé régulièrement, une surtension peut avoir endommagé un composant.

NB: Les 3 éclateurs (tubes) à gaz peuvent être remplacés par l'éclateur à gaz (à 3 pattes) T21-A230X de chez Selectronic. Cet éclateur est spécialisé pour la protection des lignes téléphoniques.

 

Diodes TAZ:

Les diodes TAZ ou transil sont des Zeners de puissance destinées à absorber les surtensions.

Elles encaissent sans broncher 15 à 20 ampères pendant une fraction de seconde, puissance 1,5 KW.

Elles sont décrites par les spécialistes comme étant parfaites. Deux TAZ de 250 Volts, montées en opposition, remplacent un tube à gaz.

référence de ces diodes pour ligne téléphonique: diodes transil de 250 V : 1.5KE250P


Pour en savoir plus: voici des extraits et références du WEB.

 

Voici quelques extraits d'un excellent article, que vous pouvez télécharger sur le WEB.

Cours de CEM  source WEB "cem1.pdf"

Notions élémentaires

Jacques Cuvillier IUT de Nantes

Mars 2003

La surtension brève est avant tout caractérisée par son niveau d'énergie que l'on obtient, lorsqu'elle est appliquée à une impédance donnée, en intégrant la tension, le courant, la durée. Elle peut être apériodique (figure 50a) ou oscillante (figure 50b).

8.4.2.2 - Les tubes à décharge de gaz

Ce sont les éclateurs, ou parafoudres qui concernent la protection primaire des lignes de transmission de données (téléphone, liaisons informatiques) et la distribution d'énergie basse et très basse tension. Ils permettent d'écouler de fortes énergies. Ils sont constitués d'une enveloppe étanche verre-métal ou céramique-métal, remplie de gaz rares. La figure 52 (en haut) montre un modèle capable d'écouler 5000A lors d'une impulsion normalisée 8/20µs.

Dimensions approximatives : longueur 6 mm, diamètre 8mm. La version tripolaire, bien adaptée aux protections en mode commun est représentée en bas. Les tubes à gaz sont robustes, ils ont un fort pouvoir d'écoulement, mais leur tension d'amorçage dépend de plusieurs facteurs : température, présence de rayons ionisants, forme de l'impulsion - et en particulier le temps de montée. Les caractéristiques du composant font apparaître distinctement la tension

8.4.2.3 - Les varistances et composants apparentés

Économiques et faciles à implanter, elles permettent de traiter les impulsions de quelques joules à quelques centaines de joules. Elles sont bien adaptées au traitement des perturbations d'origine industrielle sur les réseaux de distribution d'électricité. Elles sont aussi très utilisées pour la protection des lignes de transport d'information, mais il faut alors tenir compte de leur capacité non négligeable : quelques nF à quelques dizaines de nF. Elles réagissent en quelques dizaines de nanosecondes, ce qui est encore insuffisant pour les transitoires très rapides, comme celles qui proviennent de décharges électrostatiques.

Une VDR est formée d'un disque d'une sorte de céramique semi-conductrice - par exemple de l'oxyde de zinc semi-conducteur mélangé à d'autres oxydes. Une métallisation sur chaque face permet la soudure des fils de connexion. Elle est finalement enrobée d'une résine.

Les principales caractéristiques des VDR sont la tension de service maximale permanente, la tension d'écrêtage pour un courant donné et l'énergie (en joules) qu'elle peut écouler (sur la base d'une onde normalisée 8/20 µs).

Les VDR ne restent pas indemnes des décharges qu'elles subissent, et le composant vieillit en perdant de ses performances. Sa fin de vie est souvent l'éclatement lors d'une décharge. Il est donc sensé d'inscrire le remplacement des VDR ou des composants qui en font usage dans les programmes de maintenance.

 

8.4.2.4 - Les diodes de protection

Leur avantage essentiel est leur temps de réponse qui peut être très rapide. Mais elles ne peuvent écouler de fortes énergies. On la voit donc comme un composant complémentaire aux parafoudres. Elle permet en particulier de traiter les transitoires très rapides dues aux décharges électrostatiques, à condition toutefois que le câblage permette de tirer parti de ses performances : liaisons très courtes en mode bifilaire de manière à réduire la surface de boucle. Elles sont bien adaptées à la protection des lignes de transport d'information, mais il faut tenir compte de la capacité de jonction qui n'est pas négligeable en ce qui concerne les lignes à haut débit. On caractérise leurs performances en onde de courant 10/1000µs. Elles sont capables de supporter quelques centaines de watts pendant 1ms. Leur aspect extérieur est celui d'une diode classique. Elle est distinguée par un symbole spécial qui fait apparaître son type mono ou bi-directionnel (figure 54)

 

SP2290

source WEB: isdn_peb2091_overvolt.pdf

Il s'agit d'un composant spécialisé téléphone.

difficile à trouver.

l Breakover Voltage, V(BO) max. 180 V 290 V

l Z- Voltage, VZ min. 145 V 200 V

l Holding Current, IH min. 150 mA

l Surge Rating:

ANSI 150 A

VDE0433 2.0 kV

RLM88 1.5 kV

CCITT IX K17 1.5 kV

For Applications in Telecommunications Equipment

                     10 ohm 5 Watt
      >----------+-----/\/\/\/------------------+------------->
Phone Line A     |                              |
                <=>300V Gas Arrester        ____|_____      To Modem
                 |                          |   A    |
                 |                          |TISP2290|
        |--------+--------------------------|C       |
      Earth      |                          |   B    |
                 |                          ----+-----
                <=>300V Gas Arrester            |
                 |                              |
                 |                              |           To Modem
Phone Line B     |                              |
      >----------+-----/\/\/\/------------------+------------->
                     10 ohm 5 Watt

The TISP 2000 series is designed specifically for telephone equipment protection against lightning and transients induced by AC power lines. These devices will supress voltage transients between terminals A and C, B and C, and A and B. Transients are initially clipped by Z- action until the voltage rises to the breakover level, which causes the device to crowbar. The high crowbar holding current prevents DC latchup as the transient subsides. These monolithic protection devices are fabricated in ionimplanted planar structures to ensure precise and symmetrical breakover control.

TISP 2180, TISP 2290

DUAL SYMMETRICAL TRANSIENT

VOLTAGE SUPPRESSORS

November 1986 - Revised March 1990

Texas Instruments

 

pa3_2.gif

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Protection du secteur alternatif 230 Volts.

La protection du secteur est plus simple que celle de la ligne téléphonique, car les composants manufacturés se trouvent partout.

Il s'agit de ces prises protégées.

Voyons le problème de la protection du secteur:

1/ Tout d'abord rien ne protège contre un coup de foudre direct. Sauf les paratonnerres, qui ne protège pas contre les effets indirects.

2/ Ensuite il existe deux systèmes de protection, mixables entre eux et comportant différentes combinaisons.

Cas simple: une protection relative:

Vous achetez en grande surface, ou chez qui vous voulez, des réglettes de prises protégées.

Elles comportent à l'intérieur 3 varistances (ou MOV ou varistors ou VDR) et assurent une protection relative non négligeable.

Cette protection minimum est indispensable. Plus vous avez de réglettes, meilleur est votre protection.

Prenez une réglette de marque.

Cas plus délicat: une protection plus absolue:

  • Vous faites placer sur votre tableau électrique un boîtier de protection sérieux.
  • Vous fabriquez vous même votre protection:

En ce dernier cas il vous faudra trouver des éclateurs à gaz (tubes à gaz) destinés à la protection du secteur (c'est une des difficulté).

Voici le schéma d'une protection complète:

3 tubes à gaz, s'amorçant vers 470-480 volts, 3 varistances pour 250 V alternatifs, une bonne prise de terre, 2 fusibles rapides.

aspect de tubes à gaz CEREBRUS tarés à 470 volts.

aspect de tubes à gaz NOBLE tarés à 480 volts avec résistance d'amortissement.

Détail du tube à gaz NOBLE.

L'intérieur d'une prise protégée par 2 tubes à gaz  et 1 varistance, fusibles inclus.

détails.

L'ensemble (boîtier complet, ouvert).

Par rapport au schéma théorique, je vous conseille de placer en série avec un tube à gaz simple une résistance d'amortissement de 10 ohms 3 watts. Cette résistance est incorporée dans les modules de marque NOBLE.

Il va de soi, que tout appareil fabriqué par vos soins doit être testé avec les tensions correspondantes. Votre prise de terre doit être testée et efficace. On ne fabrique ces appareils que si l'on dispose d'appareils de mesure et de générateurs délivrant les tensions d'essai.

Inconvénients de cette protection:

A chaque surtension, les tubes à gaz sont si sensibles et si rapides, qu'ils font disjoncter.

Si vous habitez la maison en permanence, ce n'est pas un problème, mais, si vous vous absentez un week-end et si vous possédez un congélateur, je ne vous dis pas les dégâts.

Il faut donc tenir compte de cet inconvénient, qui est dû à l'extrême sécurité procurée par les tubes à gaz.

Il existe des disjoncteurs à réarmement automatique, mais ils sont très coûteux (Merlin-Gerin par exemple).

Les surtensions sont beaucoup plus fréquentes que l'on imagine et les disjonctions sont par conséquent tout aussi fréquentes.

Les tubes à gaz sont difficiles à trouver.


Quelques liens commerciaux:

Parmi tant d'autres. Voir clearconnect

Voir aussi chez LEGRAND, MERLIN-GERIN, CONRAD, et tous autres.

Ce site est sans pub.

En application téléphone les MOV seuls sont insuffisants, il faut aussi des tubes (éclateurs) à gaz, ou des diodes TAZ.

J'ignore le schéma interne de ces appareils.

 


La société Clearconnect traite la question "in extenso" :

 


 

 coprexim.com/version2/protection.html (lien rompu)

----------------------------------------

http://www.jr-international.fr/

module secteur PF220 34,68 euros TTC

module telephone 29,90 euros TTC

Pour rechercher sur le WEB: la plupart des articles sont en anglais, les tubes à gaz se nomment "gas tubes arresters" vous pouvez demander aussi "surge" "protection" "overvolt" "transient".

 


Quelques autres Liens:

 Lien: (brisé depuis 2012) http://www.sfee.com/F/surtension-SUPTRANS.html

Protection FUSADE: Lien http://www.bazelec.com/fusadee.html

http://www.legrand.fr/

 http://www.dehn.fr/

Et un guide des produits avec leurs prix: http://www.leguide.com/connectique.htm

APFOUDRE Une association très sérieuse sur la question avec pleins de renseignements.


Je n'ai pas traité dans cette page:

  1. Les paratonnerres, lesquels protègent contre les coups directs, mais ne dispensent nullement de se protéger contre les effets indirects. Tout coup de foudre induit des surtensions dans les fils du voisinage (secteur électrique et téléphone, antennes). Et toute surtension suit le fil sur de grandes distances.
  2. La protection des antennes et paraboles.
  3. La protection par les diodes TAZ.
  4. Et bien d'autres aspects qui dépassent mes connaissances.



 Voici (je suppose) ce qui s'est passé, dans mon cas personnel et celui des voisins. Dans le cas d'espèce le sapin était le pylône de la ligne haute tension.

Il faut y ajouter l'induction dans les ligne souterraines du téléphone.

L'article de Christophe SERRAUDIE est en Français, il est clair, à lire pour ceux qui s'intéressent à la question.

FIN