Protéger les appareils électroniques contre les surtensions. Protection contre les surtensions Protection contre les surtensions dans les réseaux électriques

La vie moderne conduit à l’apparition d’appareils électroménagers, d’équipements et d’électronique de plus en plus complexes dans nos maisons et appartements. Dans le même temps, la qualité de l’alimentation électrique souhaite être meilleure pour diverses raisons. D'autre part, l'industrie propose toute une gamme d'appareils électriques qui vous permettent de résoudre vous-même ces problèmes chez vous. Faisons leur connaissance et faisons notre choix.

Surveillance du niveau de tension dans le réseau

Types de surtensions dans le réseau d'alimentation électrique

Il est difficile de choisir le bon système de protection contre les surtensions sans connaître sa nature et sa nature. De plus, ils sont tous naturels ou artificiels :

1. Souvent, la tension dans le réseau devient stable et basse. La raison en est une surcharge d'une ligne de transport d'électricité (PTL) obsolète, par exemple en raison du raccordement massif de radiateurs électriques ou de climatiseurs au cours de la saison correspondante.
2. Dans ces mêmes conditions, la tension peut rester trop élevée pendant une longue période sous une charge insuffisante.
3. Une situation est possible lorsque, avec un niveau de puissance global stable, des impulsions et des surtensions à haute tension apparaissent dans la ligne d'alimentation. La raison peut être le fonctionnement d'une machine à souder, d'un outil électrique puissant, d'un équipement technologique ou d'un contact de mauvaise qualité dans les lignes électriques.
4. Une surprise plutôt désagréable est une rupture du fil neutre du réseau 380 V du poste d'alimentation. En raison de charges différentes sur les trois phases, un déséquilibre de tension se produit, c'est-à-dire qu'elle sera trop basse ou trop élevée sur votre ligne.
5. Un coup de foudre sur une ligne électrique provoque une énorme surtension, ce qui entraîne une panne des appareils électroménagers et du câblage interne des bâtiments, ce qui conduit à un incendie.

Comment les prises et les distributeurs automatiques protègent-ils les appareils électroménagers ?

Pendant longtemps, dans nos maisons et appartements, les fusibles appelés fiches sont restés un moyen universel de défense contre les troubles listés ci-dessus. Ils ont été remplacés par des disjoncteurs modernes (disjoncteurs) et des personnes imprudentes ont cessé d'installer des bugs et de restaurer les fiches grillées. Aujourd'hui, dans de nombreux appartements, les disjoncteurs restent pratiquement le seul moyen de protection contre les problèmes du réseau électrique domestique.

Les disjoncteurs remplacent les fusibles

En fonctionnement, un disjoncteur se déclenche lorsque le courant qui le traverse dépasse la valeur indiquée sur son corps. Cela permet de protéger le câblage électrique de la surchauffe, des courts-circuits et des incendies en cas de surcharge. Dans ce cas, la surtension parvient à endommager l’électronique et, avec une courte surtension, la machine ne fonctionnera même pas.

Ainsi, une puissante impulsion provoquée par un coup de foudre traverse le disjoncteur et peut percer le câblage avec les conséquences énumérées.

En d’autres termes, la machine ne vous évite pas l’augmentation de la tension et ses surtensions ou chutes.

Pourquoi un parasurtenseur est-il connecté à un réseau domestique ?

Les SPD (dispositifs de protection contre les surtensions) ont été développés spécifiquement pour organiser un système de protection contre les coups de foudre et les impulsions de surtension qui en résultent. Notez que les lignes électriques disposent de certains moyens pour compenser les coups de foudre. Les alimentations électriques des appareils électroniques modernes contiennent également des SPD de classe III.

Parafoudres modulaires pour installation dans un tableau électrique

Cependant, cela ne suffit pas si vous vivez dans une maison privée alimentée par une ligne électrique aérienne. La méthode de sélection et de connexion d'un SPD est donnée dans l'article Dans tous les cas, un paratonnerre, qui est décrit dans l'article « .

Fonctions d'un RCD dans un circuit d'alimentation domestique

Le circuit d'alimentation d'une maison moderne contient nécessairement un RCD - un dispositif à courant résiduel. Son objectif principal est de protéger les personnes contre les chocs électriques, ainsi que de protéger le câblage électrique contre les pannes et les fuites pouvant provoquer un incendie. La méthode de sélection et de connexion d'un RCD est donnée dans un article spécial.

RCD monophasé et triphasé

Sans aucun doute, si un RCD n'a pas encore été installé dans votre maison, cela doit être fait. Dans le même temps, le dispositif d'arrêt de protection n'épargne les surtensions que dans une certaine mesure et indirectement.

Protéger les appareils électriques avec un stabilisateur de tension

Un stabilisateur électrique est un dispositif qui maintient une tension stable à la sortie lorsqu'elle change à l'entrée dans des limites acceptables. L'appareil peut avoir différentes puissances et fournir une alimentation électrique stable à toute la maison ou à des consommateurs individuels.

Stabilisateurs de tension de différentes puissances

Le stabilisateur fait un excellent travail en corrigeant les tensions basses ou élevées qui changent lentement. Selon le principe de fonctionnement, il compense les surtensions soudaines ou à des degrés divers.

Les unités modernes ont pour fonction de couper l'alimentation électrique lorsque son niveau dans le réseau atteint des valeurs limites. Une fois que la tension d'entrée est revenue à une valeur acceptable, l'alimentation électrique est rétablie.

Cependant, l'appareil ne protège pas contre les surtensions de foudre.

Parmi les appareils que nous avons examinés, le stabilisateur est le plus cher. Lire l'article

Une option alternative est un relais de surveillance de la tension du réseau

Une alternative économique au stabilisateur est un relais de contrôle de tension, qui remplit la fonction spécifiée de coupure de l'alimentation lorsque la tension du réseau dépasse les limites acceptables. Selon la conception, l'appareil se déclenche en cas de surtension ou contrôle également son niveau inférieur.

Options de relais de tension modulaires

Il existe des modifications de relais qui rétablissent automatiquement l'alimentation lorsqu'elle revient à des limites acceptables, ou cela doit être fait manuellement. Les appareils les plus avancés offrent la possibilité de définir les niveaux de tension auxquels les consommateurs s'éteignent et le délai de retour du courant. Par exemple, un réfrigérateur ne doit pas être rebranché dans les cinq minutes pour éviter d’endommager le compresseur. C'est la valeur qui peut être réglée sur le relais.

Le relais de tension ASV-3M doit être allumé manuellement après l'activation

Dans ce cas, le relais ne fournit pas une tension stable, ne compense pas les surtensions d'impulsion et ne protège pas contre les surtensions de foudre. En d'autres termes, cette méthode de protection convient dans une situation où la tension dans le réseau est normale, mais des écarts rares et importants sont possibles, notamment à la suite d'un accident sur le réseau d'alimentation électrique.

Relais de tension pour consommateurs de faible puissance

Il existe des options pour protéger les consommateurs individuels sous la forme d'une rallonge ou d'un monobloc avec fiche et prise. Ces appareils sont conçus pour un courant de charge de 6 à 16 A. Des appareils similaires de conception modulaire sont montés sur le panneau électrique.

Un relais de type modulaire peut avoir un groupe de contacts de commutation, des contacts normalement ouverts, ainsi que deux groupes distincts de contacts normalement ouverts ou normalement fermés en sortie. Cela vous permet de mettre en œuvre différentes options de gestion du pouvoir des consommateurs.

Schéma de câblage pour connecter un relais de tension dans un réseau 220V

Le câblage d'un relais de tension de type modulaire peut être effectué selon l'illustration ci-dessus. Dans tous les cas, l'appareil est connecté après la machine d'entrée. Le fil neutre est connecté à la borne N et les fils de phase sont connectés aux contacts normalement ouverts du relais.

Pour protéger un appareil plus coûteux, son courant de fonctionnement nominal est sélectionné un cran au-dessus de la valeur indiquée sur le corps du disjoncteur d'entrée. Par exemple, si un disjoncteur de 40 A est installé devant le relais, choisissez un appareil d'une valeur nominale de 50 A.

Si un appareil avec le courant de fonctionnement requis n'est pas disponible ou est trop cher, il peut être remplacé par un relais de tension avec un paramètre de charge minimum. Dans ce cas, un contacteur de la puissance requise ou un démarreur est connecté à sa sortie, qui fournit la tension aux consommateurs.

Schéma de raccordement d'un relais de tension utilisant un contacteur

Le câblage du relais de tension associé à un contacteur est illustré dans le schéma. Dans cet exemple, le relais de tension lui-même est également connecté après le disjoncteur d'entrée, le compteur et le RCD. Le fil de phase du contact de sortie du relais est connecté à la borne de l'enroulement de commande du contacteur, et le fil neutre (la partie saillante du boîtier) est connecté à sa deuxième borne. La phase d'alimentation et le zéro sont fournis par le haut aux bornes de sortie du contacteur (la partie la plus éloignée du boîtier), et les fils de phase et zéro des consommateurs sont connectés par le bas.

S'il y a un niveau de tension normal dans le réseau, le relais de commande ferme les contacts de sortie et alimente l'enroulement du contacteur. Il ferme à son tour les contacts de sortie et alimente les consommateurs. S'il n'y a pas de tension dans le réseau ou si elle dépasse les limites autorisées, les circuits sont coupés séquentiellement et l'alimentation de la charge est coupée.

Schéma de raccordement de plusieurs relais de tension dans un réseau monophasé

Dans certains cas, il est pratique d'utiliser plusieurs relais de tension pour différents types de consommateurs. Dans le même temps, pour les consommateurs électroniques les plus chers, tels que les ordinateurs, vous pouvez définir la plage de puissance d'entrée autorisée entre 200 et 230 V à l'aide du relais approprié.

Les appareils électroménagers équipés de moteurs électriques, tels qu'un réfrigérateur ou un lave-linge, peuvent être réglés sur une plage de tension de 185 à 235 V. Les consommateurs tels qu'un fer à repasser, un radiateur ou un chauffe-eau peuvent être alimentés par une tension de 175-245V. Les minuteries internes du relais peuvent être configurées pour retarder le rétablissement de l'alimentation à différents moments.

Comment fonctionne un relais de contrôle de phase dans un réseau 380V ?

Un relais de tension triphasé peut être installé dans un réseau 380V. Cela a du sens si la maison dispose d’équipements avec alimentation triphasée.

Raccordement d'un relais de tension à un réseau 380V

Dans ce cas, le relais se déclenche lorsqu'il y a un écart de tension dans n'importe quelle phase et coupe la charge le long des trois lignes. En l'absence de consommateurs alimentés en 380 V, il est plus pratique et moins coûteux de connecter trois relais de tension séparés. Dans ce cas, nous obtenons trois groupes de consommateurs 220 V, pour lesquels différentes limites de tension et délais peuvent être définis.

Schéma de raccordement d'un relais de tension sur chaque phase d'un réseau 380V

Contre quoi l’IPB protège-t-il ?

La tâche principale d'une alimentation sans coupure (UPS) est de fournir de l'électricité aux consommateurs lorsqu'il n'y a pas de tension sur le réseau. Le plus souvent, cet appareil est utilisé pour alimenter les ordinateurs. Bien que l'onduleur fournisse du 220 volts pendant une courte période, il est possible de sauvegarder les informations et d'éteindre l'ordinateur. Il est important d'utiliser une alimentation sans interruption lors de l'utilisation d'une centrale électrique de petite taille pour un approvisionnement continu en énergie au moment de son démarrage.

Alimentation sans interruption commune

Évidemment, l'utilisation d'un UPS est fonctionnelle si un relais de tension est installé sur le réseau d'alimentation électrique de la maison. Lors de l'utilisation d'une batterie de capacité suffisante, une chaudière à gaz peut être connectée à une alimentation sans interruption. Une batterie de 60 Ah suffit à alimenter une chaudière de 160 W en tension pendant environ une journée.

Un onduleur à double conversion fonctionne sur une large plage de variations de tension d'entrée, mais est très coûteux.

Probablement, dans la plupart des cas, à des fins domestiques, il est plus pratique d'utiliser à la fois une alimentation sans interruption peu coûteuse et un stabilisateur ou un relais de tension.

Comment un parasurtenseur peut vous aider

Le plus souvent, les parasurtenseurs domestiques se présentent sous la forme d'une rallonge. Ainsi, plusieurs appareils électroménagers peuvent y être connectés à la fois. Les filtres diffèrent par le nombre de prises et la longueur du câble. Généralement, l'appareil est équipé de son propre interrupteur indiquant l'alimentation. Le filtre peut avoir des interrupteurs d'alimentation individuels pour chaque prise.

Filtres réseau populaires

Un certain nombre de modèles disposent d'une protection contre les courts-circuits et les surcharges. Le courant de charge total des appareils de ce type ne dépasse pas 6-16A. Le filtre proprement dit de tels appareils se compose de plusieurs condensateurs et inductances. Cela protège l'électronique des impulsions parasites de faible puissance et de courte durée. Ces derniers peuvent être créés, entre autres, par des appareils électroménagers connectés au réseau domestique.

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Habituellement, dans tous les réseaux électriques, la tension se situe dans les limites déterminées par les normes techniques, mais elle s'écarte parfois des valeurs admissibles. La tension maximale admissible se situe à ± 10 % de la tension nominale, c'est-à-dire pour un réseau monophasé dans la plage de 198 à 242 V et pour un réseau triphasé - 342 à 418 V. Écarts par rapport aux valeurs spécifiées sont appelées surtensions. Les surtensions ont une nature différente et, en fonction de celle-ci, diffèrent en durée et en ampleur. Les surtensions à long terme (supérieures à 0,01 s) se produisent généralement en raison d'un dysfonctionnement du transformateur abaisseur de la sous-station ou d'une rupture du fil neutre du réseau d'alimentation.

De telles surtensions ont des valeurs relativement faibles (de 230 V à la tension entre phases - 380 V), mais durent longtemps et constituent une menace très réelle tant pour les personnes que pour les équipements. Une augmentation de tension à long terme peut également se produire en cas de répartition inégale des charges entre les phases du réseau externe. Il se produit alors un déséquilibre de phase dans lequel la tension devient inférieure sur la phase la plus chargée et supérieure à la tension nominale sur la phase non chargée. Des surtensions de courte durée peuvent également se produire à la suite de commutations sur le réseau électrique ou lors de la mise sous tension de charges réactives puissantes.

Pour protéger de manière fiable le câblage électrique domestique contre les surtensions, il est recommandé de créer un système de protection à plusieurs niveaux (au moins trois niveaux), composé de SPD de différentes classes. Le SPD de classe B (type 1) est conçu pour un courant de décharge nominal de 30 à 60 kA, le SPD de classe C (type 2) - pour un courant de 20 à 40 kA. SPD classe D (type 3) pour courant 5-10 kA. Lors de la création d'un système de protection contre les surtensions à plusieurs étages, il est nécessaire de s'assurer que la puissance de chaque étage correspond, c'est-à-dire que le courant maximum qui les traverse ne doit pas dépasser leurs caractéristiques nominales. Mais avant tout, il est nécessaire de créer un système de mise à la terre efficace.

De puissantes surtensions impulsionnelles (avec des courants allant jusqu'à 100 kA) peuvent se produire en cas d'exposition à des décharges de foudre. Dans ce cas, la tension peut atteindre des dizaines de kilovolts. De telles impulsions durent au maximum des centaines de microsecondes et les disjoncteurs de protection n'ont pas le temps d'y réagir, car les types de disjoncteurs les plus modernes ont un temps de réponse de quelques millisecondes, ce qui peut provoquer des pannes et des dommages à l'isolation. entre phase et neutre ou entre phase et terre. En règle générale, cela n'entraîne pas de court-circuit et ne perturbe pas le fonctionnement du réseau, mais un petit courant de fuite se produit à l'endroit des dommages d'isolation. Et s'il passe entre phase et neutre, il n'est pas détecté par les RCD et les disjoncteurs, mais cela entraîne un échauffement accru de l'isolation et une accélération de son processus de vieillissement. Au fil du temps, la résistance d'isolement dans cette zone diminue et le courant de fuite augmente.

Les conséquences de l'impact de ces facteurs négatifs sur les équipements électroniques et le câblage électrique peuvent être fatales, le réseau domestique nécessite donc une protection complète contre les surtensions utilisant différents types d'appareils (parafoudres, parasurtenseurs, PH, etc.).

La possibilité d'utiliser divers parafoudres pour remplir des fonctions de protection spécifiques est déterminée par les caractéristiques techniques reflétées dans l'étiquetage de l'appareil.

Le niveau de tension de protection U est le paramètre le plus important caractérisant le SPD. Il détermine la valeur de la tension résiduelle apparaissant aux bornes du SPD du fait du passage du courant de décharge. Pour les SPD de classe 1, U p ne doit pas dépasser 4 kV, pour les appareils de classe 2 - 2,5 kV, pour les SPD de classe 3, U p n'est pas réglé à plus de 1,5 kV - le niveau de surtensions en microsecondes qui doit résister aux appareils électroménagers.

Courant de décharge maximum I max - l'ampleur de l'impulsion de courant à laquelle le SPD doit résister une fois, tout en maintenant son fonctionnement.

Courant de décharge nominal 1 n - l'ampleur de l'impulsion de courant à laquelle le SPD doit résister plusieurs fois, à condition qu'il refroidisse à température ambiante dans l'intervalle entre les impulsions.

La tension de fonctionnement maximale à long terme U c est la valeur efficace de la tension alternative ou continue fournie en permanence aux bornes du SPD. Elle est égale à la tension nominale, compte tenu de l'éventuelle surestimation de la tension dans diverses conditions anormales de fonctionnement du réseau. Courant de charge nominal I i (- le courant alternatif continu maximum (valeur efficace) ou continu qui peut être fourni à la charge protégée par le SPD. Ce paramètre est important pour les SPD connectés au réseau en série avec l'équipement protégé. Puisque la plupart des SPD sont connectés en parallèle au circuit, alors Ils ne précisent pas ce paramètre.

Si une protection supplémentaire d'appareils spécifiques est nécessaire, des appareils réalisés sous forme d'inserts et d'extensions sont utilisés - filtres réseau. Leur conception comprend des varistances qui suppriment les surtensions d'impulsion.

Ce sont des résistances semi-conductrices qui utilisent pour effet de diminuer la résistance du matériau semi-conducteur à mesure que la tension appliquée augmente, ce qui en fait le moyen de protection le plus efficace (et le moins cher) contre les tensions de choc de toute nature. La varistance est connectée en parallèle avec l'équipement protégé et, pendant le fonctionnement normal, est exposée à la tension de fonctionnement de l'appareil protégé. En mode de fonctionnement, le courant traversant la varistance est négligeable, et dans ces conditions elle représente un isolant. Lorsqu'une impulsion de tension se produit, la résistance de la varistance diminue fortement jusqu'à une fraction d'ohm. Dans ce cas, un courant atteignant plusieurs milliers d’ampères peut le traverser pendant une courte période. Une fois l'impulsion de tension éteinte, elle acquiert à nouveau une résistance très élevée.

La sélection du SPD est effectuée conformément au système de protection adopté. Dans ce cas, il faut prendre en compte les caractéristiques techniques des appareils, qui doivent être répertoriées dans le catalogue et imprimées sur la face avant du corps de l'appareil.

Lors de l'installation d'un SPD, il est nécessaire que la distance entre les étages de protection adjacents soit d'au moins 10 m le long du câble d'alimentation. Le respect de cette exigence est très important pour le bon fonctionnement des dispositifs de protection. Le premier niveau de protection de classe B est monté à l'extérieur de la maison dans le panneau d'entrée.

UZ-6/220, UZ-18/380 sont conçus pour protéger le réseau contre les surtensions à court terme (jusqu'à 12 kV) et à long terme causées par les processus de commutation, inductifs et de foudre. Les appareils appartiennent aux SPD des 2e et 3e classes et sont fabriqués à l'aide de varistances. Pour une protection fiable contre les surtensions à long terme causées par des pannes de réseau, l'appareil doit être connecté après le RCD et mis à la terre. Ce n'est qu'avec une telle connexion qu'un courant de fuite est créé et que le RCD est déclenché.

Dispositif de protection contre les surtensions (SPD) conçu pour éviter d'éventuels dommages aux appareils électroménagers dus à de puissantes surtensions d'impulsions causées par des accidents dans le réseau d'alimentation électrique ou des décharges de foudre. Les dispositifs de ce type peuvent être appelés suppresseurs de surtension (SVP). Ils sont généralement constitués de parafoudres ou de varistances et disposent souvent de dispositifs indicateurs qui signalent leur défaillance. En règle générale, les parasurtenseurs basés sur des varistances sont fabriqués avec un montage sur rail DIN. Une varistance grillée peut être remplacée en retirant simplement le module du boîtier SPD et en en installant un nouveau.

Selon la zone protégée, les parafoudres sont divisés en classes ou types. Les appareils de classe B (type 1) protègent les objets des surtensions atmosphériques et de commutation traversant les parafoudres de classe A des réseaux externes. Ils sont installés sur le dispositif d'entrée de la maison et limitent l'ampleur des surtensions à 4,0 kV, protégeant ainsi les compteurs d'entrée et les équipements électriques du tableau de distribution.

Les suppresseurs de classe C (type 2) protègent les équipements électriques des surtensions traversant les suppresseurs de classe B et limitent l'ampleur de la surtension à 2,5 kV. Ils sont installés dans des tableaux de distribution à l'intérieur d'une maison ou d'un appartement et protègent les interrupteurs automatiques et différentiels, le câblage interne, les contacteurs, les interrupteurs, les prises, etc. Les limiteurs de classe D (type 3) protègent contre les surtensions traversant les appareils de classe C et limitent leur ampleur jusqu'à 13 kV. De tels limiteurs sont installés dans les boîtiers de distribution, les prises et peuvent être intégrés à l'équipement lui-même. Les limiteurs de cette classe protègent les équipements électriques dotés d'appareils électroniques, ainsi que les appareils électriques portables.

Le limiteur de surtension série 0P-101 basé sur une varistance est conçu pour protéger les équipements électriques contre les surtensions d'impulsion causées par la foudre ou les surtensions de commutation. Lorsqu'une surtension se produit, les varistances de l'appareil passent à un état conducteur, le courant augmente de plusieurs ordres de grandeur, atteignant des centaines et des milliers d'ampères et limitant l'augmentation supplémentaire de la tension aux bornes. Après le passage de l'onde de surtension, le limiteur revient à un état non conducteur. Le temps de réponse de l'appareil est d'environ 25 ns.

Les parafoudres de la série 0P-101 sont monophasés ou triphasés. Les appareils triphasés de classe B sont installés sur une entrée triphasée. Les monophasés (classe D) sont utilisés pour protéger des consommateurs individuels ou des groupes.

Des parasurtenseurs à varistances de classe C ou D (types 2 et 3) sont installés dans le tableau de distribution à l'intérieur de la maison. L'inconvénient des parasurtenseurs à varistances est qu'après leur déclenchement, ils doivent être refroidis pour pouvoir à nouveau fonctionner. Cela dégrade la protection en cas de décharges multiples. Bien sûr, l'utilisation d'un SPD réduit le risque de panne d'équipement ou de blessures corporelles, mais il est préférable d'éteindre les appareils les plus importants pendant un orage.

Conçu pour protéger les équipements (dans une maison, un appartement ou un bureau, etc.) des effets destructeurs de puissantes surtensions pulsées, ainsi que pour éteindre les équipements lorsque la tension secteur dépasse les limites admissibles (170-270 V) en simple réseaux en phases. La tension est automatiquement activée lorsqu'elle revient à la normale après l'expiration du délai de redémarrage. L'appareil est un relais de contrôle de tension avec un puissant relais électromagnétique en sortie, complété par une protection par varistance.

Il s'agit d'un appareil qui combine un dispositif électronique de contrôle de tension et un déclencheur électromagnétique, assemblés dans un seul boîtier. Le relais de tension série PH est un dispositif très efficace pour protéger les équipements en cas de surtensions à long terme. Il est conçu pour déconnecter les charges monophasées domestiques et industrielles de 220 V, 50 Hz en cas de fluctuations de tension inacceptables dans le réseau, suivie d'une mise en marche automatique après rétablissement de ses paramètres. Le relais peut être réalisé à base d'un microprocesseur ou d'un simple comparateur et est équipé d'un dispositif de réglage des seuils de fonctionnement supérieur et inférieur.

Les relais de tension peuvent être monophasés ou triphasés. Des relais de tension triphasés sont utilisés sur une entrée triphasée pour protéger les équipements triphasés. Ils coupent généralement le réseau non pas directement, mais via un contacteur électromagnétique. En l'absence de consommateurs triphasés, il serait préférable d'installer un relais de tension monophasé sur chaque phase.

Selon le mode de raccordement, les relais de tension peuvent être réalisés sous la forme d'un appareil portable de type « fiche-prise » ou pour une installation dans une armoire de distribution sur rail DIN. En règle générale, ces relais ont une large gamme de réglages et peuvent fonctionner dans plusieurs modes indépendants : comme relais de tension, comme relais de tension minimale, comme relais de tension maximale ou comme relais temporisé avec un retard d'activation.

Les relais de tension fonctionnent dans la plage de 100 à 400 V et sont divisés en appareils dotés de leur propre groupe de contacts et contrôlant la charge de manière indépendante, ainsi qu'en relais qui contrôlent la charge via des contacteurs plus puissants.

Certains types de relais de tension peuvent être utilisés pour arrêter indépendamment le réseau électrique lorsqu'une tension d'urgence apparaît. Ils ont une plus grande capacité de commutation et gèrent un réseau avec une charge allant jusqu'à 13 kW, ce qui est largement suffisant pour un appartement ou une maison privée. Les appareils sont installés en entrée après le compteur électrique et le RCD sur un rail DIN.

Le relais de tension n'a pas de protection intégrée contre les courants élevés, il doit donc être installé après le disjoncteur. Dans ce cas, le courant nominal du relais doit être supérieur de 20 à 30 % au courant nominal de la machine. Les relais de tension ne protègent pas non plus contre les courants de foudre résiduels à haute tension.

Capteur de surtension DPN 260 conçu pour limiter la tension maximale admissible à la charge. Il fonctionne en conjonction avec un RCD ou un disjoncteur différentiel avec un courant de fuite de 30 à 300 mA. La tension de réponse du DPN 260 est réglée entre 255 et 260 V, le temps de réponse est de 0,01 s. Il est réalisé dans un module standard basé sur une varistance conventionnelle et est conçu pour être installé sur un rail DlN de 35 mm. A noter que le capteur crée un courant de fuite et déclenche un RCD, qui ne peut pas s'allumer tout seul, ce qui constitue son principal inconvénient.

Il s'agit d'un dispositif de commutation à distance qui commute des charges AC ou DC, conçu pour des allumages et des extinctions fréquents. Ils peuvent contrôler l'éclairage, le chauffage et d'autres appareils dans des circuits d'alimentation CC et CA avec des tensions allant jusqu'à 380 V et une fréquence de 50 Hz.

Les contacteurs n'ont pas de fonctions de protection, mais fonctionnent efficacement en conjonction avec un relais de tension, garantissant un arrêt rapide du réseau. L'avantage de ces appareils est un groupe de contacts fiable, capable de supporter un grand nombre d'allumages et d'extinctions avec une puissance importante de la charge contrôlée.

Les contacteurs peuvent être utilisés, par exemple, pour contrôler le mode de fonctionnement d'un système de chauffage par le sol lorsque la puissance des câbles chauffants dépasse la puissance admissible du thermostat.

Un contacteur, contrôlé par un interrupteur, un relais à impulsions, une minuterie ou un autre capteur, vous permet d'allumer (éteindre) la charge requise, que les relais électroniques, conçus pour des courants relativement faibles, ne peuvent pas gérer seuls. Les contacteurs sont un élément indispensable d'un système multifonctionnel de type « Smart Lady ».

Les contacteurs peuvent être monophasés ou triphasés. Les principaux paramètres par lesquels les contacteurs sont sélectionnés sont les suivants :

• Tension de fonctionnement nominale
• Courant de fonctionnement nominal
• Tension de la bobine de commande
• Nombre/type de contacts supplémentaires

Les surtensions sont courantes dans les systèmes électriques domestiques. Des défaillances régulières des paramètres réseau entraînent une défaillance rapide des appareils électroménagers. Et c'est déjà une menace directe pour le corps humain.

La surtension est une condition du réseau électrique dans laquelle la tension dépasse les limites de fonctionnement. Plage admissible pour les réseaux électriques 0,38 kV : 0,198...0,242 pour monophasé, 0,342...0,418 pour triphasé. Ceux. l'écart varie de 5 à 10 % au niveau des entrées vers les consommateurs.

Causes

Causes de surtension dans le réseau :

1. La foudre. Dans le même temps, du courant circule dans les fils, avec des tensions d'impulsion de plusieurs dizaines de milliers de volts.
2. Erreurs de l'opérateur lors de l'entretien des équipements dans les sous-stations d'approvisionnement. Cela se produit en raison d'une incohérence dans la régulation de tension au niveau de la sous-station.
3. Mauvaise connexion des fils dans le tableau. Se produit lorsque la phase est connectée à zéro.
4. Violation au neutre. Se produit lorsqu'un conducteur se brise ou brûle. C'est la cause la plus fréquente de surtension dans les réseaux domestiques. Lorsqu'une coupure se produit, aucun déséquilibre de phase ne se produit, ce qui provoque des surtensions.

Danger pour les appareils électriques

Les appareils électroménagers sont conçus pour la présence de surtensions dépassant trois fois les valeurs de fonctionnement (jusqu'à 1000 V). En cas d'urgence, la valeur des surtensions peut dépasser les normes maximales admissibles. Dans ce cas, une surchauffe des câbles se produit, une rupture de la gaine isolante et, par conséquent, des étincelles et des incendies se produisent. Des courts-circuits peuvent se produire même dans des sections du réseau électrique sans charge.

Protection contre les surtensions

Les mesures de sécurité incluent des SPD (dispositifs de protection contre les surtensions).

Il en existe deux types :

1. Complet. Prévoit l'installation d'appareils à l'entrée des appartements, ainsi que devant chaque appareil électroménager.
2. Partiel. Dans ce cas, les appareils sont installés uniquement dans la salle des tableaux électriques.

Mesures de sécurité SPD modernes

Types de protection contre les surtensions :

• Relais. Effectue un arrêt d'urgence des appareils électroménagers lorsque le réseau électrique atteint des paramètres critiques et une mise en marche automatique après normalisation de la tension.

Ils sont utilisés pour protéger l'ensemble du réseau, ainsi que pour chaque appareil électrique séparément.

• Parasurtenseurs - .
• Les modèles modernes sont basés sur un microprocesseur, disposent d'un écran et d'une interface multifonctionnelle. Utilisation combinée du RCD et du DPN (capteur de surtension). Le dernier appareil surveille les paramètres du réseau et le RCD effectue un arrêt d'urgence.

Appareils destinés à :

• surveillance de la symétrie de tension dans les réseaux électriques domestiques ;
• empêcher l'asymétrie de charge ;
• ordre correct des phases dans les réseaux triphasés.

Utilisé dans les systèmes à contrôle automatique.

Les équipements importés sont très exigeants sur la qualité des réseaux électriques. Le manque de mesures appropriées de contrôle de l’électricité entraîne une usure rapide et une panne complète des appareils électriques. Le relais de contrôle de phase est également conçu pour stabiliser les paramètres du réseau d'alimentation.

Avantages :

1. travailler sur une base de microprocesseur ;
2. haute précision des lectures et fiabilité;
3. simplicité de conception.

Le principe de fonctionnement repose sur le phénomène d'auto-retour des paramètres. Lorsque la tension est appliquée, l'appareil effectue un contrôle. Un arrêt d'urgence se produit lorsque des pannes surviennent.

Emplacements d'installation:

• pour protéger un équipement séparé ou un groupe d'installations électriques directement devant la prise ;
• pour la protection générale de la maison sur le rail DIN du dispositif de distribution d'entrée.

Si plusieurs phases échouent en même temps, l'appareil fonctionne sans temporisation.

Dispositif d'entrée d'alimentation de secours automatique

Raisons du fonctionnement du relais :

1. déséquilibre de phase ;
2. incohérence dans la connexion des fils de phase ;
3. rupture de câble de phase.

Types de stabilisateurs

Il existe des dispositifs électriques à ferrorésonance, à triac, à stabilisateur de relais et des stabilisateurs à servomoteur.

Ferrorésonant

Dans un système transformateur-condensateur, l'effet de ferrorésonance est utilisé. Effectuer la stabilisation des paramètres dans la plage de charge sélectionnée. Un type moins courant en raison des difficultés de mise en œuvre dans les systèmes d'alimentation électrique domestiques et de son coût élevé.

Avantages :

• précision du fonctionnement ;
• longue durée de vie;
• performance;
• fiabilité de fonctionnement.

Défauts:

• encombrement;
• distorsion sinusoïdale ;
• petite plage de charge;
• impossibilité de travailler au ralenti et surcharge.

Triac

Le principe de fonctionnement est que le signal est déclenché par un type de relais. Le circuit est déconnecté par des triacs.

Avantages :

• dès réception d'un signal, les stabilisateurs sont capables de commuter rapidement ;
• pas de bruit;
• ajustement en douceur.

Défauts:

• trop cher;
• réglage par étapes.

Relais

Utilisé pour protéger les appareils électriques de faible puissance. L'appareil comprend un relais de puissance et un autotransformateur. Lorsque les paramètres du réseau externe changent, l'élément relais est déclenché et les enroulements de l'autotransformateur sont commutés.

Avantages:

• performance.

Défauts:

• réglage par étapes ;
• faible précision de réponse ;
• distorsion sinusoïdale.

Servomoteur

Disposé selon un circuit rhéostat. Lorsque les paramètres du réseau électrique changent, l'entraînement électrique déplace les contacts mobiles de l'enroulement de l'autotransformateur vers la position requise.

Avantages :

• haute sensibilité de l'appareil électrique aux violations des paramètres du réseau;
• pas de distorsion sinusoïdale ;
• contrôle en douceur.

Défauts:

• faible fiabilité;
• réponse lente de l'électronique.

Stabilisateur de tension automatique

Travailler dans les réseaux 220 V

L'installation est réalisée conformément aux exigences de sécurité électrique - sans charge. Le raccordement au circuit s'effectue directement après le compteur. La connexion du fil de phase est interrompue.

L'appareil dispose de trois contacts :

• Zéro. Le neutre est connecté sans interruption.
• "Entrée". Le fil provenant de la machine d'entrée est connecté à ce contact.
• "Sortie". Se connecte au conducteur allant aux consommateurs.

Dans le cas d'une connexion à quatre broches, le circuit est similaire. Les conducteurs de phase et neutre provenant de la machine principale sont reliés par coupure au stabilisateur.

• Une inspection doit être effectuée au moins une fois par an.
• Les appareils ne produisent aucun son pendant le fonctionnement. Un bruit étranger indique une instabilité de fonctionnement.

Après l'installation, un test est effectué - sans charge. Si le réseau est déconnecté, l'installation a été effectuée avec des erreurs.

Il existe des dispositifs de stabilisation portables. Il s'agit d'un boîtier avec une fiche et plusieurs prises pour connecter des appareils électriques. Ce sont des adaptateurs entre l'alimentation et la charge.

Travailler dans les réseaux 380 V

Fonctionnement des stabilisateurs dans les réseaux 380 V :

• Les stabilisateurs doivent surveiller la répartition uniforme du courant entre les phases.
• L'utilisation d'appareils triphasés est nécessaire dans les cas où des moteurs électriques seront utilisés dans un réseau de 380 Volts.
• En règle générale, tous les consommateurs sont en 220V, il est donc conseillé d'utiliser un jeu de 3 stabilisateurs monophasés. Si l'un des trois appareils tombe en panne, l'alimentation électrique ne s'arrêtera pas, contrairement au cas du triphasé. Remplacer une phase défaillante coûtera 3 fois moins cher.

Lors du choix d'un dispositif de stabilisation, il est nécessaire de prendre en compte : le coût de l'équipement, la durée de vie, la vitesse, la commodité de l'interface, le dispositif de réglage, les caractéristiques de charge du réseau domestique.

Emplacement d'installation des dispositifs de protection

Les appareils sont installés dans des locaux spécialement équipés – tableaux électriques. Si ce n'est pas le cas, le lieu d'installation peut être un vestibule, un débarras ou une buanderie. La condition principale de la pièce est d'assurer une ventilation de haute qualité.

Lors de l'installation de stabilisateurs dans des étagères et des niches encastrées, il est nécessaire de reculer de 10 cm des murs pour éviter la surchauffe des surfaces adjacentes. De plus, il ne doit y avoir aucun matériau inflammable à proximité - panneaux en plastique, rideaux synthétiques, etc.

Sélection de dispositifs de stabilisation

Sélection de stabilisants :

• Par type de réseau. Pour les bâtiments résidentiels dotés d'un réseau électrique triphasé, au moins un kit pour une charge triphasée est installé.

Le monophasé est installé pour les consommateurs alimentés par le réseau

• Par le pouvoir. Les caractéristiques de l'appareil doivent être supérieures d'un cran à la charge assignée au consommateur. Dans de tels cas, la charge de toutes les installations électriques protégées doit être prise en compte.

Dans les calculs, la puissance totale est utilisée en tenant compte (actif et réactif).

• Valeur actuelle de départ. Il est pris en compte lors du choix des dispositifs de protection tels que les réfrigérateurs, les pompes et autres, c'est-à-dire ceux dont le circuit contient des moteurs asynchrones. Pour ces appareils, des stabilisants sont choisis avec une marge allant jusqu'à 25 %.

Pour protéger les appareils d'éclairage électrique, des stabilisateurs avec une précision d'au moins 3 % sont utilisés. C'est à partir de cette valeur que le scintillement des lampes peut être détecté.

Il convient de répondre à la question : vaut-il mieux avoir un stabilisateur par logement ou plusieurs pour chaque appareil électrique ?

Pour les systèmes à faible consommation, l'installation d'un seul ensemble à l'entrée convient. Cette méthode de protection est économiquement justifiée.

Si vous envisagez d'utiliser un grand nombre d'installations électriques, il est alors conseillé d'installer une protection sur chaque appareil ou groupe, en tenant compte de l'importance et de la faisabilité économique.

Les UPS sont utilisés pour connecter des équipements coûteux : téléviseurs, réfrigérateurs, ordinateurs, etc.

Installation d'un relais de tension. Vidéo

Cette vidéo explique comment installer un relais de protection contre les surtensions.

Lors de la conception de l'alimentation électrique d'un immeuble résidentiel, une attention particulière doit être accordée à la protection du réseau contre les surtensions. L'utilisation de mesures globales vous permet de réduire au minimum le risque d'urgence. N'oubliez pas non plus les règles de base d'utilisation et d'entretien des appareils électriques. Cela protège non seulement la vie des personnes, mais permet également d’économiser de l’argent sur les réparations ultérieures et le remplacement des équipements électriques endommagés.

La foudre est une puissante décharge électrique (Fig. 5.32), formée lorsque les nuages ​​ou le sol sont fortement électrifiés. Des décharges de foudre peuvent se produire à l'intérieur d'un nuage, entre des nuages ​​électrifiés adjacents ou entre un nuage électrifié et le sol. Le champ électrique du nuage a une intensité énorme – des millions de V/m. Lorsque de grandes régions de charges opposées se rapprochent suffisamment les unes des autres, certains électrons et ions circulent entre elles, créant un canal ionisé brillant à travers lequel d'autres particules chargées se précipitent après elles. À mesure que le canal ionisé (leader) se déplace vers le sol, l'intensité du champ à son extrémité augmente et, sous son action, une banderole de réponse est éjectée des objets dépassant de la surface de la terre, se connectant au leader. C'est ainsi que se produit une décharge de foudre. Cette caractéristique de la foudre est utilisée pour créer un paratonnerre.

Toutes les installations de production doivent être équipées d'un système de protection contre la foudre. La protection contre la foudre des bâtiments industriels est un élément de sécurité essentiel qui peut éviter de graves dommages matériels et des pertes de vies humaines.

L'action principale de la foudre est un coup direct est dangereux en raison de la destruction thermique et mécanique du bâtiment. Lorsque la foudre frappe directement les fils, une surtension se produit dans la ligne, provoquant la destruction de l'isolation des équipements électriques, et des courants élevés provoquent des dommages thermiques aux conducteurs.

Action secondaire de la foudre caractérisé par la formation de courants électriques dans les systèmes conducteurs fermés d'un bâtiment (câblage électrique, canalisations, etc.). Le processus de transfert des potentiels électriques générés par un coup de foudre à travers des structures métalliques externes (pipelines) dans le bâtiment protégé peut entraîner un incendie, une explosion et une panne des équipements électriques et électroniques (tableau 5.11).

Conséquences possibles de la foudre

Manifestations dangers	Facteurs dommageables	Conséquences
Coup de foudre direct sur un bâtiment	Décharge jusqu'à 200 kA, tension 1000 kV, température 30 000°C	Dommages aux personnes, destruction de parties du bâtiment, incendies
Décharge à distance lors d'un coup de foudre dans les communications (jusqu'à 5 km ou plus)	Potentiel de foudre introduit à travers les fils d'alimentation électrique et les canalisations métalliques (possible impulsion de surtension - centaines de kV)	Blessures humaines, défaillance de l'isolation des câbles électriques, panne d'équipement, perte de base de données, pannes de système informatique
Décharge de foudre à proximité (jusqu'à 500 m du bâtiment)	Potentiel de foudre induit dans les parties conductrices d'un bâtiment et d'installations électriques (possible impulsion de surtension - dizaines de kV)	Blessures humaines, violation de l'isolation des câbles électriques, incendies, panne d'équipement, perte de bases de données, pannes de systèmes informatiques
Commutations et courts-circuits dans le circuit basse tension	Impulsion de surtension (jusqu'à 4 kV)	Panne d'équipement, perte de base de données, pannes de système informatique

Une autre manifestation dangereuse de la foudre est onde de choc. Une décharge de foudre est une explosion électrique et, à certains égards, est similaire à la détonation d'un explosif. Cela provoque une onde de choc dangereuse à proximité immédiate.

Par exemple, avec un taux de montée du courant de 30 000 ampères par 0,1 milliseconde et un diamètre de canal ionisé de 10 cm, les pressions d'onde de choc suivantes peuvent être observées :

• - à une distance du centre de 5 cm (bordure du canal lumineux de la foudre) - 0,93 MPa (destruction structurelle, commotions humaines graves) ;
• - à une distance de 0,5 m - 0,025 MPa (destruction des structures fragiles des bâtiments et blessures humaines) ;
• - à une distance de 5 m - 0,002 MPa (briser le verre et étourdir temporairement une personne).

L'effet dangereux de la foudre sur une personne peut se manifester de la manière suivante : dommages par contact (dus à des potentiels induits sur des parties métalliques de l'équipement), dommages ophtalmologiques (éclair), tension de pas (lorsque le courant de foudre se propage dans le sol), blessures contondantes ( dû à l'action d'une onde de choc), coup direct (coup de foudre direct sur une personne).

Lors de la conception d'un système de protection contre la foudre, la destination de l'installation, les caractéristiques de sa conception et la situation géographique de la région, qui est directement liée à l'intensité de l'activité orageuse, sont prises en compte.

La protection contre la foudre des bâtiments industriels est développée en fonction du type d'impact dangereux qui se produit lors d'une décharge de foudre électrique. Toutes les installations industrielles nécessitent des mesures sélectionnées individuellement pour se protéger contre les effets des surtensions atmosphériques. Les objets de grande hauteur sont les plus menacés. C'est pourquoi les immeubles de grande hauteur, les mâts, les canalisations et les supports de lignes électriques doivent avant tout être protégés.

La principale source de dégâts est le courant de foudre. Selon le point de blessure, on distingue les sources de dommages suivantes (tableau 5.12) :

• - S- coup de foudre sur un bâtiment (structure);
• - S2- coup de foudre à proximité d'un bâtiment (structure) ;
• - S3- coup de foudre dans les lignes de communication ;
• - S4- coup de foudre à proximité des lignes de communication.

Selon les caractéristiques du bâtiment (structure) à protéger, un coup de foudre peut provoquer divers dommages. En pratique, lors de l’évaluation des risques, trois principaux types de dommages peuvent survenir à la suite d’un coup de foudre :

• - D- nuire aux êtres vivants;
• - D1- dommages physiques au bâtiment (structure) et (ou) aux lignes de communication ;
• - D3- panne des systèmes électriques et électroniques.

Les dommages causés à un bâtiment (structure) par la foudre peuvent être limités à une partie de la structure ou s'étendre à plusieurs structures. Les dommages peuvent affecter les zones adjacentes à la structure ou à l'environnement (par exemple, contamination chimique ou radioactive de la zone).

Chaque type de dommage, seul ou en combinaison avec d’autres, peut entraîner diverses pertes directes et indirectes dans l’ouvrage protégé. Le type de pertes qui surviennent dépend des caractéristiques de la structure et de ses parties. Les types de pertes suivants doivent être pris en compte :

• - L- associés à la mort et aux blessures de personnes ;
• - L2 - avec destruction totale ou partielle des communications publiques ;
• - L3 - causer des dommages à des objets culturels ;
• - L4 -économique (lié à la destruction d'un bâtiment (structure), de sa partie et (ou) à la perturbation ou à la cessation d'activité).

Combinaisons établies de dommages et de pertes possibles en fonction du type de source)