Composants de la protection surtension

Deux électrodes renferment un gaz noble (par exemple de l'argon ou du néon), les électrodes dans la chambre de décharge de gaz étant revêtues d'un composé d'activation. Il y a aussi des pièges à gaz qui ont une aide supplémentaire à l'allumage.

Dès qu'une tension est appliquée entre les deux électrodes qui correspond à la tension dite d'allumage UZ1 ou est encore plus grande, le gaz s'ionise, l'éclateur à gaz s'enflamme et le courant d'impulsion peut circuler. Ce courant circule jusqu'à ce que la tension entre les deux électrodes tombe en dessous de la tension de combustion UZ2. Cependant, comme des courants de suite du secteur se produisent, ceux-ci doivent être contrôlés.

En fonctionnement normal non allumé, l'éclateur à gaz a une résistance électrique extrêmement élevée. Ce n'est qu'après l'allumage qu'il tombe à une valeur extrêmement faible. En raison des fortes énergies d'impulsion qu'un éclateur à gaz peut dissiper, il est également appelé protection grossière.

Comme il est également sans courant de fuite, un parafoudre de courant de foudre constitué de parafoudres à gaz peut être installé en amont du compteur d'électricité. Le temps de réponse d'un éclateur à gaz est de l'ordre de la microseconde et est donc assez lent par rapport à celui des varistances et des diodes d'écrêtage.

Les varistances à oxydes métalliques utilisées aujourd'hui sont constituées d'environ 90 % d'oxyde de zinc et de 10 % d'autres oxydes métalliques. La poudre est pressée, frittée et mise en contact avec un câble de cuivre étamé.

Les dimensions peuvent être utilisées pour tirer des conclusions sur les caractéristiques électriques. L'épaisseur du disque de varistance, par exemple, est une mesure de la tension de la varistance et le diamètre du disque est une mesure du courant de tenue aux chocs admissible.

Une varistance a une caractéristique courant-tension symétrique. À mesure que la tension augmente, la résistance de la varistance diminue, ce qui lui donne une bonne capacité de décharge.

L'inconvénient est cependant que les varistances sont sujettes à un certain vieillissement. Des décharges trop fréquentes ou trop énergivores provoquent un « alliage » des grains de diode à l'intérieur de la varistance. En conséquence, la varistance ne bloque plus suffisamment dans la plage nominale et le courant circule dans le composant (courant de fuite).

Ce courant de fuite chauffe les étages de semi-conducteurs à un point tel que les varistances doivent également être surveillées thermiquement. Pour cette raison, un ressort précontraint et une connexion soudée qui fond à une certaine température sont utilisés pour déconnecter en toute sécurité le parafoudre de la tension du secteur. Le temps de réponse d'une varistance est plus rapide que celui d'un éclateur à gaz et est de l'ordre de la nanoseconde.

La courbe caractéristique de la diode d'écrêtage est caractérisée par la tension inverse UR, la tension de claquage UB et la tension limite UC.

Dès que la surtension est supérieure à la tension de claquage UB, la diode devient très basse résistance et décharge le courant (dans le domaine des ampères) vers la terre. La tension limite UC correspond à environ 1,8 fois la tension nominale et limite la tension à une valeur sûre pour le chargement.