Les multiprises parafoudre et parasurtenseur

Les multiprises parasurtenseur et parafoudre contiennent des éléments pour limiter les surtensions lorsqu'elles surviennent : varistances et des éclateurs à gaz entre phase et neutre, ainsi qu'entre phase et terre, et encore neutre et terre. Ces composants servent à écrêter les surtensions importantes qui surviennent sur les réseaux électriques domestiques (les prises de courant). Ces surtensions sont liées à des impacts indirects de la foudre.

Pourquoi utiliser une multiprise parafoudre / parasurtenseur

Ces multiprises possèdent une protection qui sert à limiter les surtensions qui surviennent sur le réseau électrique lors de phénomènes transitoires. Le mot "parafoudre" indique la protection contre la foudre. Lorsque la foudre tombe sur une ligne électrique, une surtension se produit et se propage sur la ligne. Plus la foudre tombe loin de votre prise de courant, moins la surtension sera élevée. La prise parafoudre permet de limiter à 600 V ou 800 V instantané la surtension qui peut se produire. Le courant que peut absorber l'élément peut aller de 100 A à plus de 1000 A ! La surtension ne dure que quelques microsecondes ou dizaines de microsecondes.

Le parasurtenseur évoque les autres surtensions possibles dues à la commutation de moteurs, de transformateurs ou autres éléments inductifs.

Le branchement intempestif sur du 400 V n'est pas une surtension vu qu'il s'agit de quelque chose de permanent et non transitoire. Les multiprises ne pourront en aucun cas protéger un appareil prévu pour du 230 V (chargeur de téléphone, sèche-cheveux, four micro-ondes, réveil, frigo, matériel hifi, etc) si on le branche sur du 400 V ou qu'accidentellement, du 400 V se retrouve sur la prise de courant : erreur de branchement d'une installation électrique ou erreur de la part du distributeur d'électricité. Cas très rare heureusement. Dans ces cas, de nombreux appareils seront détruits, et vous aurez au moins la consolation de constater que vous n'êtes pas seul.e.s à être concerné.e.s : le même tableau dramatique sera chez les voisins (réfrigérateur grillé, etc).

De plus, les multiprises parasurtenseur et parafoudre (disons que ces deux fonctions ne forment qu'une seule : limiter les surtensions aux bornes des prises de la multiprise) ont souvent un petit disjoncteur ("circuit breaker") et même une ou deux LED indiquant l'état de la multiprise. Bien souvent, cette fonction est gadget mais peut être un argument de vente : fonction supplémentaire qui aide le client à acheter...

Si la foudre tombe directement sur le parafoudre, il explosera. Les parasurtenseurs ne sont efficaces que pour absorber une énergie limitée. Par temps d'orage, il est bien plus prudent de débrancher les appareils qu'on n'utilise pas (ordinateur fixe, etc)

SURTENSIONS : PHASE, NEUTRE ET TERRE

On parle de surtension, mais entre quoi et quoi au juste se trouve la surtension ?

La surtension différentielle se situe entre phase et neutre.La surtension de mode commun se situe entre phase et neutre d'une part, et la terre d'autre part.

Si la foudre tombe sur la phase d'un réseau, elle tombe aussi sur le neutre qui est juste à côté. On a donc une surtension de mode commun pur. En pratique, il existe toujours un déséquilibre des impédances vues entre phase et terre d'une part, et entre neutre et terre d'autre part. Les deux surtensions n'étant pas égales, la différence des deux correspond à une surtension différentielle.

Exemple : une surtension de 20 us (microsecondes) donne à son maximum instantané 3000 V sur la phase et 4000 V sur le neutre.

On dira qu'il y a 3500 V de mode commun (tension de mode commun = la moyenne entre 3000 V et 4000 V) et qu'il y a 1000 V de mode différentiel (1000 V entre phase et neutre). En tous les cas, les surtensions sont dangereuses pour les appareils et pour les personnes humaines (et nos amis les animaux).

En pratique, les deux types de surtension se produisent. Les parafoudres sont donc étudiés pour écrêter les deux types de surtension.

Il est logique de faire un schéma de parafoudre parasurtenseur de ce type :

Composants d'une multiprise parafoudre parasurtenseur

Les varistances écrêtent la tension au delà d'une certaine valeur et sont isolantes au dessous du seuil. Leur comportement rappelle celui des diodes zener. Par exemple une varistance qui est prévue pour un réseau 230 V doit être bien isolante à 230 V (230 V à ses bornes) mais doit écrêter lorsqu'une surtension se produit. En pratique, la tension qui s'établit à ses bornes dépend du courant à absorber. Plus la varistance doit absorber de courant, plus la tension à ses bornes augmente. En pratique, pour des courants allant de 100 A à 1000 A, la plupart des varistances prévues pour 230 V écrêteront autour de 600 V à 700 V. La puissance instantanée fait plusieurs kilowatts mais le phénomène ne dure que quelques dizaines de microsecondes. Il ne faut pas dépasser l'énergie maximum admissible sinon la varistance sera détruite (explosion possible).

Allure d'une surtension de 1000 V environ entre phase et neutre (impact indirect de la foudre)

A l'échelle de la fréquence du réseau 50 Hz, la surtension est extrêmement courte (10 - 100 us typiquement) mais peut atteindre 1000 V et plus.

Pour la conception d'un étage de protection, voici un exemple typique de varistance si vous souhaitez ajouter une varistance sur vos circuits électroniques :

Exemple de varistance : la référence S20K275 ou B72220S271K101 est une varistance qui supporte 275 V AC (donc adaptées aux réseaux 230 V) et qui encaisse jusqu'à 10000 A sur une durée de 20 microsecondes !

MULTIPRISE PARAFOUDRE PARASURTENSEUR OUVERTE

On a démonté une multiprise parasurtenseur parafoudre pour voir ce qu'il y avait à l'intérieur. On retrouve les varistances entre phase-neutre, phase-terre et neutre-terre :

Le petit circuit électronique sur la droite de la multiprise contient les éléments anti surtension : varistances et éclateurs à gaz. Ils sont branchés :

• entre phase et neutre (surtension différentielle)
• entre phase et terre (surtension de mode commun)
• entre neutre et terre (surtension de mode commun)

Eléments qui protègent contre les surtensions

Les éclateurs à gaz ont la même fonction mais encaissent davantage d'énergie tout en réagissant moins vite. Ils sont complémentaires.

Varistances (oranges) de la multiprise

Eclateur à gaz de la multiprise parafoudre

Les barrettes en laiton distribuent phase, neutre et terre pour les prises de la multiprise :

Multiprise parafoudre : les connexions sont classiques pour les fiches secteur (barres de laiton)

De plus, cette multiprise comporte aussi une protection pour les lignes télphoniques et antenne. Ces circuits sont complètement indépendants :

Protection contre les surtensions pour ligne téléphonique

Protection pour l'antenne : le chassis est simplement relié à la terre

Ces fonctions sont indépendantes de la multiprise pour le 230 V.

LES MULTIPRISES PARAFOUDRE ET PARASURTENSEUR : MOT DE LA FIN

Les multiprises parafoudre parasurtenseur sont destinées à protéger les appareils contre les surtensions qui apparaissent sur les lignes électriques lors de chocs de foudre à distance ou de surtensions dues à la commutation de machines électriques. Il y a dans ce type de multiprise des varistances et des éclateurs à gaz entre phase, neutre et terre.

Une multiprise parafoudre parasurtenseur s'avère parfois utile, mais autant que possible par temps orageux, mieux vaut simplement débrancher les appareils qu'on n'utilise pas.