À mesure que la technologie progresse et que les appareils électroniques deviennent plus omniprésents, l’impact de surtensions de foudre Les surtensions électriques sur les équipements électroniques suscitent une attention croissante. Les surtensions électriques, qui désignent les surintensités ou surtensions transitoires causées par l'activité de la foudre sur les lignes électriques ou de signaux, peuvent causer de graves dommages aux appareils. Cet article explore les effets des surtensions électriques sur les équipements électroniques et comment s'en protéger efficacement.
Les surtensions dues à la foudre se produisent généralement dans un laps de temps extrêmement court, souvent de l'ordre de la microseconde, voire moins. Ce phénomène transitoire fait que les niveaux de tension et de courant dépassent de plus du double les niveaux de fonctionnement normaux de l'équipement. En raison de leur apparition et de leur dissipation rapides, les surtensions dues à la foudre peuvent endommager l'équipement en très peu de temps. Pendant une surtension, le condensateur de filtrage d'entrée se charge rapidement, ce qui entraîne des courants de pointe dépassant de loin le courant d'entrée à l'état stable, ce qui exerce une pression énorme sur l'alimentation électrique et d'autres composants critiques.
Les surtensions dues à la foudre peuvent provoquer de graves fluctuations de tension, entraînant un comportement anormal des appareils électroniques. Les problèmes courants incluent : l'arrêt ou le démarrage inattendu des machines, la réinitialisation fréquente des systèmes de contrôle et le vieillissement prématuré ou l'endommagement des moteurs et autres composants électriques en raison de surtensions excessives. De plus, les surtensions peuvent entraîner des pannes de tension des dispositifs semi-conducteurs, des dommages aux couches de métallisation des composants, voire la destruction des traces et des contacts des circuits imprimés (PCB), entraînant finalement une défaillance complète de l'équipement.
Outre les dommages matériels, les surtensions dues à la foudre peuvent perturber le traitement et la transmission des données. Cela peut entraîner une corruption partielle des fichiers de données, des erreurs dans les programmes de traitement des données et une réception ou une transmission instable du signal de communication, réduisant considérablement la fiabilité et la stabilité du système. Dans les cas les plus graves, les surtensions peuvent même provoquer des pannes permanentes de l'équipement.
Les impacts répétés des surtensions dues à la foudre accélèrent le vieillissement des composants internes, réduisant considérablement la durée de vie globale de l'équipement. Cela augmente non seulement les coûts de maintenance et de remplacement, mais peut également affecter l'efficacité opérationnelle de l'équipement.
Les parasurtenseurs sont des dispositifs efficaces conçus pour absorber rapidement une tension ou un courant excessif lors d'une surtension due à la foudre, protégeant ainsi les équipements électroniques contre les dommages. Il est recommandé d'installer des parasurtenseurs de haute qualité sur les lignes électriques et de signaux critiques pour garantir la sécurité des équipements.
Lors de la phase de conception, une planification efficace de l'alimentation et la conception du circuit de filtrage peuvent réduire l'impact des surtensions dues à la foudre sur l'équipement. Par exemple, l'utilisation de fusibles et de redresseurs de calibre supérieur peut améliorer la tolérance de l'équipement aux surtensions.
Pour les équipements vulnérables à surtensions de foudre, une inspection régulière des lignes d'alimentation et de signalisation est essentielle. Le remplacement en temps opportun des composants et du câblage vieillissants garantit que l'équipement reste dans un état de fonctionnement optimal.
4. Méthodes de test pour les testeurs de surtension
Les testeurs de surtension sont conçus pour simuler la foudre et les transitoires de commutation qui peuvent provoquer des impacts instantanés importants sur les équipements électriques. Pour normaliser ce processus de test, la Commission électrotechnique internationale (CEI) a établi la norme CEI 61000-4-5, qui décrit les exigences détaillées pour les tests d'immunité aux surtensions.
Selon la norme IEC 61000-4-5, les testeurs de surtension simulent généralement les formes d'onde suivantes :
• Forme d'onde de tension 1.2/50 µs : cette forme d'onde simule les transitoires de tension provoqués par la foudre, représentant les caractéristiques typiques des formes d'onde de tension de foudre.
• Forme d'onde de courant 8/20 µs : une forme d'onde de courant à augmentation rapide utilisée pour simuler les transitoires de commutation dans les systèmes électriques.
Formes d'onde combinées : incluant des formes d'onde de tension 10/700 µs et des formes d'onde de courant 5/320 µs, ces formes d'onde combinées sont utilisées pour des scénarios de simulation de surtension plus complexes.
Lors des tests, les testeurs de surtension couplent précisément ces formes d'onde dans le circuit de test via des réseaux de couplage/découplage, évaluant ainsi l'immunité aux surtensions de l'équipement dans des applications réelles. L'objectif est de déterminer si l'équipement peut maintenir un fonctionnement normal sous diverses intensités de surtension ou comment ses fonctionnalités et ses performances évoluent après une surtension.
Générateur de surtension_SG61000-5
5. Test des niveaux de surtension
Pour évaluer scientifiquement l'immunité aux surtensions de l'équipement dans différentes conditions environnementales, les niveaux de test des testeurs de surtension sont classés en fonction de la gravité de la tension. Ces niveaux sont classés du plus bas au plus élevé en niveaux 1, 2, 3, 4 et X, chacun correspondant à différentes intensités de tension et à différents scénarios applicables. La classification est la suivante :
• Niveau 1 : Excellent environnement de protection
Convient aux environnements dotés d'une bonne protection électromagnétique, tels que les salles de contrôle des usines ou des centrales électriques. Dans ces environnements, les interférences électromagnétiques sont minimes et la probabilité d'apparition de surtensions est faible.
• Niveau 2 : Environnement moyennement protégé
Applicable aux réglages d'usine ordinaires avec des sources d'interférence minimales. Bien que les interférences électromagnétiques soient faibles, il existe toujours un risque d'impacts de surtension légers.
• Niveau 3 : Environnement d’interférence électromagnétique typique
Convient aux sites industriels, aux réseaux de câbles standard et aux sous-stations sans protection spéciale contre les interférences électromagnétiques. Les équipements dans ces environnements peuvent fréquemment être confrontés à des interférences électromagnétiques générales.
• Niveau 4 : Environnement à interférences graves
Conçu pour les environnements fortement exposés à la foudre ou à de fortes interférences électromagnétiques, tels que les sous-stations haute tension non protégées ou les lignes aériennes. Les équipements dans ces conditions nécessitent une protection robuste contre les surtensions.
• Niveau X : Niveau spécial
Niveau ouvert où des normes spécifiques de test de surtension sont déterminées par accord mutuel entre les utilisateurs et les fabricants. Ce niveau est utilisé pour les applications non conventionnelles avec des conditions de test personnalisées en fonction d'exigences spécifiques.
6. Critères de sélection pour les niveaux de test
Le choix du niveau de test du testeur de surtension dépend principalement de l'environnement d'installation de l'équipement et de la fréquence et de l'intensité potentielles des surtensions. Pour les environnements fermés tels que les salles de contrôle et les centres de données, des niveaux de test inférieurs sont généralement utilisés. À l'inverse, pour les zones extérieures ou exposées à la foudre, des normes de test plus élevées sont requises. En fin de compte, le niveau de test spécifique de l'équipement est généralement déterminé en fonction des normes de produit applicables.
Conclusion
Testeurs de surtension sont des outils essentiels pour évaluer l'immunité aux surtensions des appareils électriques et électroniques. En adhérant à la norme IEC 61000-4-5 et en sélectionnant des niveaux de test appropriés, il est possible d'évaluer efficacement les performances des équipements dans des conditions de surtension, garantissant ainsi la stabilité et la sécurité dans les applications pratiques.
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