LES SURTENSIONS TRANSITOIRES Un réseau électrique possède en général une tension normale : on parle aussi de tension nominale. Le réseau peut se trouver accidentellement porté à une tension supérieure de sa tension nominale : on parle alors de surtension ou de surtension transtitoire, quand celle-ci est très brève. Les surtensions transitoires sont une des causes possibles de défaillances d’équipements électriques ou électroniques.
COMMENT SURVIENT UNE SURTENSION ?
En fonction de leurs origines, les surtensions transitoires vont différer dans leurs amplitudes, leurs énergies, leurs formes ou leurs taux d’occurrence. Alors que les phénomènes de foudre et de surtensions industrielles sont connus depuis de nombreuses années, les perturbations «ESD» ou «IEMN» sont beaucoup plus spécifiques et dépendent de mutations technologiques récentes (Utilisation massive des semi-conducteurs pour l’un et armement thermonucléaire pour l’autre). SURTENSIONS DUES A LA FOUDRE Les utilisateurs des équipements électroniques, des systèmes téléphoniques et informatiques sont confrontés au problème de la fiabilité de ces matériels face aux surtensions transitoires géné- rées par la foudre. La foudre, étudiée depuis Benjamin Franklin (1749), devient para- doxalement une menace croissante dans notre société hautement «électronisée». Formation de la foudre Fondamentalement, l’éclair prend naissance entre deux zones de charges opposées, il s’agit souvent de deux nuages orageux ou d’un nuage et le sol. L’éclair peut avoir un parcours de plusieurs kilomètres progressant par bonds successifs vers le sol : le précurseur (ou leader) crée un canal fortement ionisé. Une fois le sol atteint, le véritable éclair ou «arc en retour» a lieu. C’est un courant de plusieurs dizaines de milliers d’ampères qui va circuler du sol vers le nuage ou inversement via le canal ionisé. Il faut tenir compte du fait que les coups de foudre au sol jusqu’à 1 km de distance peuvent induire des surtensions transitoires dans les systèmes électriques des structures, de sorte que la probabilité de surtensions transitoires provenant de cette source est beaucoup plus élevée que celle d’un coup de foudre direct, en raison de la zone de collecte beaucoup plus grande.
Effets directs Ils se caractérisent par l’écoulement au moment de la décharge d’un courant impulsionnel, variant alors de 1000 à 200000 ampères en crête avec un temps de montée de l’ordre de la microseconde. • Impact sur les bâtiments : Chute d’objets, dégâts matériels, départs de feu • Impact sur les êtres vivants : Mortalité de foudroiement de 10000 personnes par an dans le monde et de 10 à 20 personnes par an en France • Phénomène de tension de pas : La foudre peut indirectement tuer en frappant à proximité : en effet autour du point d’impact elle crée un déplacement de charges électriques avec un certain poten- tiel électrique. La différence de potentiel (tension) entre deux points est d’autant plus importante que l’écart est grand entre ces deux points. Plus cette tension est importante, plus un courant intense peut circuler dans un organisme vivant (électrocution) par les membres en contact avec le sol. Ce phénomène est appelé « ten- sion de pas », plus élevée pour un grand quadrupède orientée vers le point d’impact, que pour un être humain. Plusieurs milliers de têtes de bétail sont victimes de la foudre chaque année. Ces effets directs sont considérés comme intervenant pour une faible part dans les destructions occasionnées aux systèmes élec- triques ou électroniques car il sont très localisés. La façon de se prémunir contre les effets directs de la foudre reste encore les systèmes paratonnerre ou la cage maillée dont le rôle est de capter et de canaliser, en un point donné, le courant de décharge.
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