Une surtension, également appelée tension transitoire ou pic, fait référence au phénomène de tension dépassant la tension de fonctionnement normale pendant un bref instant. Essentiellement, une surtension est une impulsion de tension rapide qui se produit en quelques microsecondes. Les causes courantes de surtensions comprennent le démarrage ou l'arrêt d'équipements lourds, les courts-circuits, les commutations d'alimentation et le fonctionnement de gros moteurs.
Les surtensions peuvent potentiellement causer de graves dommages aux équipements électriques. Par conséquent, les produits équipés de dispositifs de suppression des surtensions peuvent absorber efficacement les surtensions soudaines d'énormes quantités d'énergie, protégeant ainsi les équipements connectés contre les dommages. L'utilisation de ces dispositifs de protection améliore considérablement la sécurité et la fiabilité des équipements électriques.
Surges Les surtensions ont une durée extrêmement courte, allant généralement de quelques nanosecondes à quelques microsecondes. Lorsque des surtensions se produisent, l'amplitude de la tension et du courant dépasse de plus du double les valeurs normales. En raison de la charge rapide des condensateurs de filtrage d'entrée, le courant de crête des surtensions est bien supérieur au courant d'entrée à l'état stable. Pour faire face aux surtensions, les conceptions d'alimentation doivent envisager de limiter les niveaux de surtension que les commutateurs CA, les ponts redresseurs, les fusibles et les dispositifs de filtrage EMI peuvent supporter.
Lors de processus de commutation répétitifs, la tension d'entrée CA ne doit pas endommager l'alimentation électrique ni provoquer la fusion d'un fusible. Ce phénomène ne dure généralement que quelques nanosecondes à quelques millisecondes, mais ses valeurs de tension et de courant dépassent largement les niveaux de fonctionnement normaux. Les surtensions sont répandues dans les systèmes de distribution et peuvent être considérées comme omniprésentes.
• Fluctuations de tension : les machines et équipements s’arrêtent ou démarrent automatiquement dans des conditions de fonctionnement normales.
• Interférence avec des appareils électriques : par exemple, climatiseurs, compresseurs, ascenseurs, pompes ou moteurs.
• Anomalies dans les systèmes de contrôle informatique : réinitialisations fréquentes et inexplicables.
• Remplacement ou rembobinage fréquent des moteurs.
• Durée de vie réduite des équipements électriques : Durée de vie réduite en raison de défauts, de réinitialisations ou de problèmes de tension.
• Rupture de tension des dispositifs semi-conducteurs.
• Destruction des couches métallisées sur les composants.
• Dommages aux traces ou aux points de contact du circuit imprimé.
• Dommages aux thyristors/triacs bidirectionnels, etc.
• Blocage de l’équipement, perte de contrôle du thyristor ou du thyristor bidirectionnel.
• Dommages partiels aux fichiers de données.
• Erreurs dans les programmes de traitement des données.
• Erreurs et échecs dans la réception et la transmission des données.
• Dysfonctionnements inexpliqués et plus encore.
• Les composants vieillissent prématurément, réduisant considérablement la durée de vie des appareils électroniques.
• Diminution de la qualité audio et visuelle de sortie.
Sources des surtensions :
Les surtensions peuvent provenir de sources externes et internes. Environ 20 % des surtensions proviennent de sources externes, principalement de la foudre et d'autres impacts sur le système. Environ 80 % des surtensions proviennent de sources internes, principalement de l'impact des charges électriques internes.
Générateur de surtension_SG61000-5
Coups de foudre directs : impacts directs sur des paratonnerres, des paratonnerres, des bâtiments ou des tours de raffinerie.
Rayonnement électromagnétique de la foudre : des champs magnétiques puissants rayonnent depuis le point d'impact de la foudre, endommageant la microélectronique même si l'impact ne touche pas directement un bâtiment.
Courants induits par la foudre dans les lignes électriques et de signaux.
Induction de foudre : de puissants champs magnétiques alternatifs se forment autour de la décharge de foudre, induisant une tension sur les conducteurs métalliques proches.
Potentiels locaux élevés induits par la foudre.
Intrusion de foudre : les coups de foudre directs sur les lignes électriques ou les conducteurs de descente peuvent provoquer des surtensions de foudre sur les lignes électriques et de fortes impulsions électromagnétiques autour des câbles électriques. Ces surtensions induites peuvent se propager aux ports d'entrée des équipements, provoquant un dysfonctionnement ou des dommages à ces derniers.
Les surtensions internes résultent principalement des opérations de commutation des équipements électriques au sein du réseau électrique et d’autres facteurs, notamment :
Commutation entre et hors tension de charges électriques élevées, telles que des climatiseurs, des compresseurs, des pompes ou des moteurs.
Commutation et déconnexion de charges inductives.
Commutation entre les condensateurs de correction du facteur de puissance.
Défauts de court-circuit.
Contacts mécaniques : Interrupteurs mécaniques, y compris contacts de relais, interrupteurs à bouton-poussoir, interrupteurs à clé, potentiomètres avec interrupteurs, etc.
Selon les définitions de l'IEEE, les surtensions peuvent être classées en plusieurs catégories :
• Surtensions de type impulsionnel : la tension varie de plusieurs centaines de volts à 20,000 XNUMX volts en quelques microsecondes.
• Surtensions oscillatoires : la tension varie de plusieurs centaines de volts à 6000 XNUMX volts en quelques microsecondes à quelques millisecondes.
• Surtensions de type rafale : Tension ou courant de pointe de cycles répétitifs.
Pour protéger les équipements électroniques contre les surtensions dues à la foudre, des normes de test d'immunité ont été établies. La norme nationale pour les tests d'immunité aux surtensions dues à la foudre pour les équipements électroniques est la GB/T17626.5 (équivalente à la norme internationale IEC61000-4-5). Cette norme simule principalement diverses situations provoquées par des coups de foudre indirects, notamment :
• La foudre frappe des lignes externes, générant des courants importants circulant dans des lignes externes ou des résistances de terre, entraînant une tension parasite.
• Tension et courant induits par des coups de foudre indirects (tels que la foudre inter-nuages ou intra-nuages) sur des lignes externes.
• De forts champs électromagnétiques se forment autour des objets adjacents aux coups de foudre, induisant une tension sur les lignes externes.
• La foudre frappe près du sol, où les courants de terre introduisent des interférences via le système de terre commun. En outre, la norme simule les interférences introduites par les actions de commutation dans les sous-stations (transitoires de tension pendant les opérations de commutation), telles que :
• Interférences générées lors de la commutation des systèmes d’alimentation principaux (par exemple, commutation des batteries de condensateurs).
• Interférence due au basculement d’un commutateur mineur au sein du même réseau électrique.
• Interférences provenant d’équipements à thyristors avec des circuits résonants.
• Divers défauts systématiques, tels que les courts-circuits et les arcs électriques entre les réseaux de mise à la terre des équipements ou les systèmes de mise à la terre, sont également simulés.
• Formes d’ondes induites sur les lignes électriques : Formes d’ondes de surtension étroites (50 µs) avec des fronts raides (1.2 µs).
• Formes d’ondes induites sur les lignes de communication : Formes d’ondes de surtension larges avec des fronts doux.
Impulsions de foudre simulées induites dans les lignes électriques en raison de coups de foudre ou d'impulsions de surtension provoquées par une décharge de foudre à travers une résistance de terre commune. Les paramètres typiques comprennent la tension de sortie en circuit ouvert (0.5 à 6 kV), le courant de sortie en court-circuit (0.25 à 2 kA) pour différents niveaux de test, la résistance interne (2 ohms) et les résistances supplémentaires (10, 12, 40, 42 ohms) pour différents niveaux de test. La polarité de sortie de surtension peut être positive/négative et la sortie de surtension peut être synchronisée avec l'alimentation électrique avec un déphasage de 0 à 360 degrés. La fréquence de répétition doit être d'au moins une fois par minute.
• Niveau 1 : Bon environnement de protection.
• Niveau 2 : Environnement avec une certaine protection.
• Niveau 3 : Environnement d’interférence électromagnétique ordinaire, sans exigences d’installation particulières spécifiées pour les équipements, tels que les lieux de travail industriels.
• Niveau 4 : Environnement avec interférences graves, comme des lignes aériennes civiles ou des sous-stations haute tension non protégées.
• Niveau X : Déterminé par accord entre l’utilisateur et le fabricant.
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