Modèle électrique d’une onde de choc

Le modèle électrique d’une onde de choc (surtension transitoire) est décrit précisément par les normes pour les essais de robustesse des équipements à tester. Par l’exemple, l’onde « 1.2/50us » est définie de la façon suivante :

Onde 1.2/50us (Vp est la valeur crête à définir)

La tension monte pendant 1.2us de 0 jusqu’à la valeur crête. Ensuite, la tension descend de façon exponentielle en perdant la moitié de sa valeur en 50us. Le seul paramètre de l’onde 1.2/50us est donc la valeur crête de tension.

Onde de choc pour tests de robustesse

Pour vérifier la conformité aux normes, de nombreux appareils (générateur d’onde de choc, de « tension surge ») génèrent ce type d’onde superposée à la tension secteur.

Exemple de générateurs d’ondes de choc

Les ondes « 1.2/50us » (vous pouvez prononcer « un deux cinquante« ) et « 10/700us » sont très utilisées lors des tests électriques de robustesse. La valeur va couramment de 1kV à 4kV crête. Les ondes de choc sont envoyées entre phase et neutre (différentiel), entre phase et terre et entre neutre et terre du produit sous test. Après le test, l’appareil ne doit pas avoir subi de dégradation permanente.

Angle, amplitude et polarité de l’onde de choc

L’appareil sous test est alimenté par le biais du générateur d’onde de choc et reçoit, à intervalles de temps à définir (de l’ordre de 30s), une onde de choc 1.2/50us d’amplitude à définir. L’angle de la tension secteur est aussi à définir de la façon suivante :

Angle de l’onde de choc

La polarité de l’onde doit aussi être définie : positive ou négative. Un test normatif envoie par exemple un total de 40 ondes de choc : 5 ondes pour chaque possibilité de polarité (+ ou -) combinée avec chaque angle (0°, 90°, 180° et 270°).

Origine physique des surtensions

Nos équipements électriques sont connectés au réseau. Des surtensions transitoires peuvent arriver sur le réseau à cause de la foudre (coup de foudre), de commutations de moteurs ou de transfos (choc de manoeuvre) ou encore de défaut entre phase et terre (déplacement du point neutre en triphasé).

Le coup de foudre et son modèle électrique

Les surtensions de foudre sont les répercussions d’un éclair qui tombe sur le réseau électrique. La moitié des coups de foudre dépassent 38kA ! En général, le temps de montée d’un coup de foudre va de 0.1 à 10us. L’onde 1.2/50us est universellement reconnue comme représentative de ces surtensions.

Couramment, 1000 à 100 000 Ampères et 100 à 1 000 kWh d’énergie !

Quels composants électroniques contre les ondes de choc ?

Pour protéger des surtensions, on utilise en général une varistance ou une transil bidirectionnelle montée entre phase et neutre. Cela est autorisé si un élément de coupure (fusible ou résistance) est placé entre la prise de courant de l’appareil et la varistance (ou transil). En effet, l’appareil ne doit pas présenter de court circuit au réseau.

Résistance de protection détruite (et ouverte) suite au claquage d’une varistance

Conclusion

Les ondes de choc liées à la foudre sont modélisées par l’onde 1.2/50us. Cette onde est utilisée pour les tests de robustesse des équipements électriques. C’est donc un modèle défini par des normes.