varistance

Une varistance est un élément qui protège contre les surtensions possibles d'un réseau électrique ou d'une alimentation. Les semi conducteurs des alimentations sont en effet très vulnérables aux surtensions . utilisée aujourd'hui principalement pour faire des parafoudres.

• Description 

Les varistances sont composées d'oxydes métalliques (oxydes de zinc ZnO). Les poudres d'oxyde métallique sont assemblées par frittage sous la forme de bloc de céramique, le plus souvent sous forme de cylindre ou de disque.

En HTA et HTB, on assemble ces blocs dans une enveloppe isolante (céramique ou polymère) pour former un parafoudre . Malgré un coût plus élevé, ces composants ont remplacé les éclateurs à air (dits <à cornes>), ces derniers produisant un bruit radioélectrique incompatible avec la réglementation en vigueur, et présentant une fiabilité et un niveau de protection médiocre.

En basse ou très basse tension , on trouve les présentations suivantes :

• disques métallisés, munis de connexions (fils ou, pour les courants les plus élevés, languettes ou bornes) puis isolés par une couche d'époxy fluidisés .

• parallélépipèdes surmoulés, aboutissant à des composants à montage en surface (CMS).
• réseaux de varistances faible énergie (application : protection des broches d'un connecteur contre les décharges électrostatiques d'origine humaine).

•     Principe et caractéristique :

Ces blocs de varistance ont une caractéristique tension/courant extrêmement non linéaire. Au delà d'un certain seuil de tension, l'impédance de la varistance chute pour permettre l'évacuation du courant créant la surtension ; quand la tension revient à son niveau normal, l'impédance de la varistance reprend sa valeur à l'état de veille . Pour les fortes amplitudes de courant dévié, la tension aux bornes de la varistance augmente.

La durée de vie de ces composants est limitée : en fonction des sollicitations, les propriétés des blocs de céramique se dégradent, le courant de fuite à l'état de veille augmente, et la tenue thermique des blocs diminue. Les parafoudres HTB à varistance comportent un système de soupape pour éviter les dégâts liés au dépassement de la capacité thermique. Il est cependant recommandé de vérifier périodiquement l'état des parafoudres de ce type par une mesure du courant de fuite au repos, qui est un assez bon indicateur de l'état du parafoudre. Le temps d'amorçage de ce type de parafoudre est bien meilleur que celui des éclateurs (de l'ordre de 30ns).

Ce type de composant est utilisé pour protéger le réseau de distribution et également les équipements terminaux sous forme d'appareillage électrique modulaire, mais pas pour les équipements de télécommunication en haut débit, car la capacité parasite induit un affaiblissement du signal dans les hautes fréquences.

La caractéristique d'une varistance peut être résumée par la relation :


La valeur de α  traduit la non linéarité de la varistance. Plus α est grand, et plus la courbe I/U sera anguleuse : il existe une tension de seuil à laquelle la varistance passe de l'état bloqué à l'état passant. Le temps de réponse peut être de l'ordre de 25 ns ( nano second), ce qui rend les varistances très performantes pour supprimer les surtensions transitoires.
Typiquement, α  est compris entre 30 et 40.

• Applications :

Toutes applications qui nécessitent la limitation d'une surtension, par absorption de l'énergie correspondante, par exemple : 

· Protection de tout matériel électronique contre les surtensions .

· Protection des ensembles statiques qui alimentent les excitations de machines tournantes, 

· Démagnétisation rapide des alternateurs hydrauliques et thermiques de grande puissance, 

· Limitation des surtensions produites lors de la coupure de circuits fortement inductifs (électro-aimants, excitation de machines, bobines...), 

· Protection des contacts (contacteurs, relais) par diminution de l'énergie destructrice des étincelles de coupure. 

• Note sur la signification du terme « varistance »:

Étymologiquement, varistance signifie simplement « résistance variable », c'est-à-dire une résistance  dont le quotient tension/intensité (U/I) n'est pas constant, ce qui désigne en pratique à peu près tous les dipôles électriques. En se limitant à ceux dont la caractéristique U/I est monotone , on peut citer  :

Caractéristique courant-tension d'une varistance.

• les résistances variant avec la température ambiante.

_de façon non désirée : toutes les résistances réelles.

_de façon désirée : les thermistances (divisées en CTP et CTN) utilisées comme capteurs de température.

• les résistances variant avec la température par auto-échauffement.

_les fusibles réarmables (CTP).

_les limiteurs de courant de démarrage (CTN).

• les résistances variant avec la tension.

_les Zener et les Transil.

_les parasurtenseurs.

• Note sur les termes «  HTA et HTB »:

le domaine haute tension A (ou HTA), ou moyenne tension (MT), concerne les installations électriques dans lesquelles la tension :

• excède 1 000 volts sans dépasser 50 000 volts en courant alternatif,
• ou excède 1 500 volts sans dépasser 75 000 volts en courant continu ;

le domaine haute tension B (ou HTB) concerne les installations électriques dans lesquelles la tension :

• excède 50 000 volts en courant alternatif,
• ou excède 75 000 volts en courant continu.