Présentation
Auteur(s)
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Michel GRACIET : Docteur ès sciences physiques - Ingénieur au Laboratoire central de recherches de Thomson-CSF
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Joseph PINEL : Docteur ès sciences physiques - Chef de service des Technologies Avancées Thomson-CSF DCSCentre électronique Toulouse
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dans cet article sont présentés les critères de choix des composants de protection ainsi que les différents types de composants :
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les composants semi-conducteurs [diodes et thyristors qui assurent les protections dites fines (faibles temps de réponse et tension résiduelle)] ;
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les varistances céramiques, très utilisées en électronique et en électrotechnique ;
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les éclateurs à gaz, protections brutales contre de fortes perturbations et, à ce titre, rarement employées seules ;
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enfin les thermistances, bien qu’un peu à part dans ce domaine, mais souvent employées en protection contre des perturbations de longue durée et de faible niveau, contre lesquelles les composants précédents sont sans effet ; de plus en association avec un tel composant, elles permettent de fiabiliser la protection.
Les mécanismes électriques et physiques responsables du comportement non linéaire de ces composants sont expliqués pour une bonne compréhension de la protection. Les conditions générales d’emploi de ces composants sont précisées face aux différentes perturbations données dans la partie théorique.
Les différents moyens et leur durée de vie sont évalués face à ces perturbations, ce qui conduit à un tableau général de comparaison des composants.
Enfin sont indiquées les associations possibles de composants, qui améliorent grandement la protection : dans une telle association, chaque composant protège contre une gamme d’énergie et (ou) une gamme de temps de montée particulières.
Pour de plus amples renseignements, le lecteur se reportera à l’article D 5 170 de ce traité, intitulé « Protection contre les perturbations. Origine des perturbations », et qui passe en revue les différents types de perturbations rencontrés.
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Comparaison et association de composants de protection5. Éclateurs à gaz
5.1 Principe de fonctionnement
Ces composants sont constitués de deux électrodes isolées et plongées dans un gaz. Leur mode de protection est fondé sur une décharge dans le gaz dès que la tension devient supérieure à leur tension d’amorçage. Ils se mettent alors en court-circuit lors de la surcharge.
Le plus simple des éclateurs à gaz est l’éclateur à air simplement représenté par deux extrémités de conducteurs placées à faible distance l’une de l’autre (figure a). Cette structure a été affinée par l’emploi de gaz déterminés (en général, néon ou argon) sous une pression convenable et de géométries d’électrodes optimisées (figure 25b, c, d ).
Le comportement électrique I (V ) d’un éclateur est donné schématiquement sur la figure 26 pour une montée lente de la tension : 100 V/s (condition dite statique).
Dans le domaine I, c’est-à-dire à la tension d’amorçage statique Vas , le courant évolue indépendamment des conditions extérieures (phénomène d’avalanche) ; puis, la tension décroît jusqu’à la tension de décharge luminescente
, qui se maintient, tant que le courant reste inférieur à la valeur I0 (région II). Pour cette valeur, on observe la transition vers le régime d’arc à la tension Varc (région III).
Après ce régime, lors de la décroissance de la tension, l’extinction de l’arc se fera à une tension ou à un courant donnés suivant le type de circuit dans lequel est placé l’éclateur.
Ci-dessus : Éclateur à gaz : caractéristique
(V )
5.2 Principales caractéristiques
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Éclateurs à gaz
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