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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Thermistances3. Varistances
3.1 Généralités
En théorie, une varistance est un composant électrique dont la résistance varie avec un paramètre extérieur imposé. Dans la pratique, ne sont considérés comme varistances que les composants dont la résistance varie en fonction inverse de la tension appliquée. Les normes NF C 03-204 et CEI 617-4 définissent la varistance comme une résistance à variabilité intrinsèque non linéaire, dépendant de la tension avec le symbole de la figure 30a. Toutefois, il est usuel, sur le plan international, d’utiliser le symbole de la figure 30b ; c’est ce symbole habituel que nous utiliserons dans cet article.
Ces composants présentent un grand intérêt pour la protection des circuits électriques contre les surtensions momentanées.
L’effet varistance est habituellement décrit par la formule empirique [relation [1]] :
avec :
- J :
- densité de courant traversant le composant
- K :
- coefficient dépendant de sa géométrie et du matériau utilisé
- V :
- tension à ses bornes
- α :
- coefficient de non-linéarité (α > 1)
Les varistances actuellement connues regroupent deux types de matériaux :
-
les varistances compactées à base de carbure de silicium, qui sont les plus anciennes et dont la préparation,...
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