La varistance : utilisation des courbes

La véritable caractéristique d’une varistance peut varier d’une varistance à l’autre à cause de fluctuations mineures dans la fabrication et les paramètres des procédés d’assemblage. Pour les varistances qui appartiennent à un type donné, la totalité de leurs courbes doivent se trouver dans une plage de tolérance définie.

Commenter exploiter ce type de courbe de varistance ?

Exemple de documentation de varistances EPCOS (expliquée dans la suite de l’article !)

Montage d’une varistance pour protéger des surtensions

Montage classique d’une varistance et son fusible

Le fusible peut être remplacé par une résistance fusible ou une résistance pour les appareils de faible puissance. La résistance ne doit en aucun cas prendre feu et doit s’ouvrir proprement en cas de destruction de la varistance (surtension excessive). La varistance meurt en court-circuit !

Destruction de la résistance série suite à une surtension qui a détruit la varistance

Vue de dessous du défaut de la varistance : le circuit imprimé a pris une claque !

Représentation des pires cas sur la caractéristique d’une varistance

En pratique, une varistance fonctionne dans 2 cas possibles :

– sous tension « normale », la varistance est quasiment un isolant.- en cas de surtension, la varistance devient fortement conductrice : elle « court-circuite » la surtension.

Pour le concepteur électronicien, les pires cas à considérer sont :

– sous tension « normale », c’est le plus grand courant de fuite de la varistance.- en cas de surtension, c’est au contraire la plus forte valeur de tension aux bornes de la varistance pour un courant donné. C’est la tension maximale que verra l’appareil à protéger lors de la surtension. La surtension est la conséquence d’une onde de choc en courant.

La ligne de séparation à 1mA n’a pas de signification physique ou électrique pour la varistance. C’est plutôt une référence standard pour les fabricants de varistances.

Caractéristique de la varistance SIOV S14K14

On ne représente que le quadrant où V et I sont positives (quadrant en haut à droite).

Les deux branches sont annotées avec la même tension alternative, ici 14V.

Sur la caractérique de la varistance, on voit en trait plein la valeur moyenne entre les deux extrêmes (pointillés). Sur un ensemble de varistances, la tension moyenne est de 22V à 1mA. Avec la tolérance de 10%, cette tension peut valoir entre 19.8V ou 24.2V selon la varistance choisie dans le lot.

– Courant de fuite sous tension « normale »

Exemple : on souhaite un courant de fuite de 1mA maximum (il s’agit d’une valeur crête du courant). Quelle tension alternative peut-on mettre aux bornes de la varistance S14K14 ?

A 1mA, la tension aux bornes de la varistance est de 22V. Dans le pire cas (-10%), la tension ne sera que de 19.8V. C’est-à-dire qu’il suffit que la varistance ait 19.8V (continus !) à ses bornes pour laisser passer 1mA (continu !).

Cela correspond à une tension efficace de 19.8/1.414 = 14V.

– Ecrêtage de la surtension

Exemple : on souhaite ecrêter la tension lors d’une onde de courant qui monte à 100A (pendant quelques microsecondes seulement sinon la varistance est détruite !).

Quelle sera, au pire, la tension crête aux bornes de la varistance ?

La tension atteindra une valeur comprise entre 35V et 60V en fonction de la tolérance de la varistance. L’appareil à protéger pourra voir 60V dans le pire cas.

Représentation graphique de la caractéristique d’une varistance

Il est donc intéressant de ne représenter qu’une seule courbre représentant les pires cas correspondants aux zones de fonctionnement : courant de fuite max ou tension max lors d’un écrêtage.

caractéristique d’une varistance 14V représentant les 2 pires cas

Sur un réseau de courbes, chaque courbe est annotée avec la tension de la varistance correspondante.

C’est très fréquemment ce type de courbe qui est donné dans les datasheets des varistances.

Remarques sur le choix d’une varistance

Pour protéger des installations domestiques 230V, il faut savoir que le réseau 230V peut fluctuer de 10%, donc aller jusqu’à 253V. Une varistance 250V ne convient pas parce que son courant de fuite serait excessif. Il faut choisir un modèle 275V pour protéger des appareils sur un réseau 230V.

Par ailleurs, la tension de « seuil » d’une varistance a tendance à diminuer suite aux ondes de choc qu’elle reçoit. Ceci a été constaté sur certains compteurs électriques. Pour garantir une marge, il faut choisir une tension de seuil un peu supérieure.