Thèse Surtensions

Jérôme Marcuz

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FUSADEE :GÉNÉRALITÉS
Les données chiffrées ci-après sont indissociables des
explications appor-tées aux chapitres IV et V de notre note
sur les généralités foudreTable des matières
Tabledesmatières
1 tensionrésiduelle 3
1.1 Mode commun, mode différentiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Avantage du faible seuil en mode commun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 Pouvoird’écoulement 3
2.1 Avant fusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.2 Lors de la fusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.3 Après fusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.4 Déconnexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3 Capacitéetinductancepropre 4
3.1 Capacité propre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.2 inductance propre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4 Règlesgénéralesd’installation 5
4.1 Disposition communes à tous les types deFUSADEE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4.1.1 Qualité des porteFUSADEE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4.1.2 Branchement de terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4.1.3 Du danger des lignes équipotentielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.1.4 Place de la protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.2 Disposition propres aux ligne d’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.2.1 Rôle du différentiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.2.2 Déconnecteurs magnéto-thermiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.2.3 Fusibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.2.4 Cas des mauvaises terres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.3 Proximité de paratonnerre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2 ADEEelectronic FUSADEE : Généralités GEN-FUS-092 Pouvoir d’écoulement
1 tensionrésiduelle tension de seuil de la cartouche FUSADEE ligne
d’énergie a été choisie faible (700 V), de façon à
ce que les composants électroniques de puissance,
Comme cela est expliqué en IV.2 du document
normalement dimensionnés puissent être protégés.
foudre, ce sont les courbes tension, courant, front
qui définissent les qualités d’un parafoudre. Cette faible tension se montre par ailleurs
intéressante dans le cas de défauts réseaux (rupture
Les caractéristiques du FUSADEE sont de très
d’un conducteur moyenne tension par exemple) où
loin les meilleures du marché (figure 1).
une tension très élevée (jusqu’à 1500 V) apparaît
entre les conducteurs et la terre, et dure très
longtemps (jusqu’à 10 s). Cette surtension peut,
bien sûr, causer des dégâts matériels, mais elle
est également dangereuse pour les personnes. Le
FUSADEE, dans ce cas, vas se souder (à cause de
la durée) évitant ainsi accidents et dégâts.
Nota : si on voulait se protéger également contre
les ruptures de neutre du réseau, il faudrait utiliser
l’AD3T.
2 Pouvoird’écoulement
Ne pas oublier de lire le paragraphe IV.8 de notre
note sur la protection foudre.
FIG. 1 – Tension résiduelle des FUSADEE en
2.1 Avantfusionfonction de la raideur du front et du courant
d’écoulement
La limite du pouvoir d’écoulement de la
cartouche avant fusion est donnée par les
1.1 Modecommun,modedifférentiel courbes (figure 2). Ce pouvoir d’écoulement est
suffisant pour le cas le plus fréquent de cause des
surtensions, à savoir l’induction électromagnétiqueLe FUSADEE ayant pour objectif de protéger
l’électronique, ne s’installe qu’en mode commun (voir origine des surtensions chapitre I de la note
sur la protection foudre).(voir chapitre V de notre note sur la protection
foudre). La tension résiduelle en mode différentiel
est donc le double de celle donnée dans les courbes
2.2 Lorsdelafusioncaractéristiques.
Le FUSADEE fonctionne dans un premier
1.2 Avantage du faible seuil en mode temps en maintenant la tension de seuil (entre
commun 500 et 700 V). Cette tension multipliée par le
courant écoulé, produit une puissance créant la
Outre les considérations de principe d’une chaleur nécessaire à la fusion. Suivant l’importance
protection pour l’électronique énoncées au de cette puissance, la fusion est plus ou moins
chapitre V de notre note sur la protection foudre, la réalisée.
GEN-FUS-09 ADEEelectronic FUSADEE : Généralités 3
Raideur du front en V/µs
Tension résiduelle en volts
1 6 0 0
1 0 0 A
1 4 0 0
1 2 0 0
1 0 0 0
5 0 A
8 0 0
1 m A
6 0 0
5 µ A
4 0 0
2 0 0
2 3 4 5 6 71 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 03 Capacité et inductance propre
Seuil d'intensité de soudure en A 2.4 Déconnexion
Puissance en kW
kW A En protection de ligne réseau, la capacité
Impulsion rectangulaire
d’écoulement du FUSADEE assure l’attente sans
risque de l’ouverture du disjoncteur différentiel
1000 1500 A
malgré le courant de suite (norme NF EN 61643-11
de 2002).
100 150 A FUSADEE 15kW
En protection de ligne automatisme 48 V, la
capacité d’écoulement est compatible avec la
10 15 A
FUSADEE 5kW protection fusible (voir notice).
En protection variateurs de vitesse, installer des-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1
10 10 10 10 10 10 10 10 10 1
fusibles adaptés (voir notice).Largeur d'impulsion (en secondes)
FIG. 2 – Seuils de soudure selon le type de 3 Capacitéetinductancepropre
FUSADEE. En deça du seuil de soudure, la
tension de seuil est maintenue (entre 500 et
3.1 Capacitépropre
700V). Si l’amplitude ou la durée de la surtension
augmente, l’échauffement provoque la fusion du
S/8 et S/11 2 nanoFarad (nF)FUSADEE qui présente alors une résistance de
S/10HD et S/11HD 100 picoFarad (pF)l’ordre du m
.
P/11 500 picoFarad (pF)
P/11HD 150 picoFarad (pF)
R5/15 150 picoFarad (pF)Plus le courant (et en conséquence la puissance)
R15/15 et R15/22 300 picoFarad (pF)
est fort, plus la fusion va vers son achèvement et
P/14HD et C/14HD 40 picoFarad (pF)
plus le FUSADEE laisse passer ce même courant
P/10HD 100 picoFarad (pF)
qui, en s’amplifiant, conduit la fusion à son terme.
P1.5/12 et P1.5/10 800 picoFarad (pF)
P6/12 200 picoFarad (pF)On observe alors cette remarquable qualité
du FUSADEE qui consiste à permettre que
TAB. 2 – Capacité parasite des cartouches
l’intensité d’écoulement se fraie à travers lui son FUSADEE
propre passage.
3.2 inductancepropre
2.3 Aprèsfusion
S/10 HD 10 nanoHenry (nH)
R 5/15 et R15/15 8 (nH)
P/11 et Y/11 6 nanoHenry (nH)
P et S 5 kA en onde 8/20
S/11 et C/11 6 (nH)
R 5/15 10 kA en onde 10/350
P/10HD 12 nanoHenry (nH)
R15/15 15 kA en onde C/14HD et P/14HD 20 (nH)
Y/11 10 kA en onde 8/20 P1.5/12 0.1 microHenry ( H )
P6/12 0.15 ( H )
TAB. 1 – Pouvoir d’écoulement des cartouches
TAB. 3 – Inductance propre des cartouchesFUSADEE après fusion des éléments internes
FUSADEE
4 ADEEelectronic FUSADEE : Généralités GEN-FUS-094 Règles générales d’installation
Il convient de remarquer que cette inductance 4.1 Dispositioncommunesàtousles types
propre est excessivement faible (1000 fois moins deFUSADEE
que les protections classiques) et que cela est
indispensable pour la protection de l’électronique 4.1.1 QualitédesporteFUSADEE
(voir IV.6 de notre note sur la protection foudre).
En effet, à travers le FUSADEE, la montée en Ceux-ci sont construits spécialement pour le
courant peut atteindre 1000 Ampères en 100 ns. FUSADEE et il n’est pas conseillé d’utiliser
d’autres supports.Pour les lignes de transmission de données, le
graphique de la figure 3 donne une idée des limites
dues à la capacité, mais en fait, compte tenu des
4.1.2 Branchementdeterre
possibilités nouvelles de régénération des tensions
rectangulaires et des débits importants atteints sur
Les qualités de la protection sont fortement
des paires torsadées pour des réseaux locaux, seule
dépendantes du branchement de terre et des
une insertion réelle de cartouches peut déterminer
liaisons