Protection contre les surtensions dans les armoires de commande de l'automatisation industrielle

Par Lisa Eitel | 19 juin 2021

Les installations automatisées commandées par des armoires de commande industrielles s'appuient sur les composants de ces armoires pour fonctionner de manière fiable, même face aux variations de puissance. Ces composants comprennent les alimentations locales, les automates programmables, les enregistreurs de données, les équipements de réseau et autres équipements de communication, ainsi que les E/S, qui sont tous vulnérables aux effets néfastes des surtensions.

Également appelées surtensions, les surtensions peuvent provenir de :

• Événements électriques soudains dans l'usine, tels que l'arrêt ou la mise sous tension de gros moteurs. • Surtensions cycliques causées par l'arrêt ou la mise sous tension de charges inductives ou capacitives. • Variations induites par le système sur les lignes de distribution des services publics dépassant quelques pour cent. • Événements externes tels que la foudre.

Qu'il s'agisse de surtensions cycliques, de pointes transitoires d'une durée de quelques microsecondes à millisecondes ou de hausses (ou baisses) de tension, toutes les surtensions peuvent causer des dommages importants (et même une défaillance totale) aux composants de l'armoire de commande… ainsi qu'aux machines et équipements qui dépendent de cette commande. armoire. Les chemins des surtensions dans les armoires de commande se font le long des conducteurs entrants et sortants.

Court-circuit sur un appareil de mesure après une surtension

C'est pourquoi les parasurtenseurs industriels sont essentiels pour protéger contre les dommages causés par les surtensions. Ces parasurtenseurs s'installent dans les armoires de commande et détournent les surtensions nocives des équipements coûteux et sensibles… y compris ceux connectés pour la transmission de signaux numériques et analogiques ainsi que pour l'alimentation CC et CA.

Le termedispositifs de protection contre les surtensions ou SPD est un terme générique désignant le large éventail de composants qui protègent les systèmes d'automatisation industrielle contre les surtensions. Les SPD limitent les surtensions transitoires et redirigent les ondes de courant afin de réduire l'ampleur de la surtension jusqu'à ce qu'elle soit gérable et sûre. Les deux principaux sous-types de composants SPD comprennent les parafoudres et les parasurtenseurs.

Parafoudres industriels installer dans les sous-stations électriques des services publics et dans des emplacements de réduction de tension plus locaux… comme expliqué, pour protéger les équipements contre les effets de la commutation et des surtensions provoquées par la foudre. En fait, le National Electric Code (NEC) définit un parasurtenseur comme un dispositif de protection capable de limiter les surtensions en contournant ou en déchargeant le courant de surtension – et en éliminant le flux de courant tout en conservant la capacité de répéter ces fonctions pour de futures surtensions. Les parafoudres se connectent en parallèle aux équipements qu’ils protègent. Cela permet au parasurtenseur de limiter les surtensions à travers l'équipement… et de rediriger le courant électrique en toute sécurité vers la terre.

Les surtensions telles que définies par la norme IEEE 1100-2005 incluent à la fois les surtensions et les transitoires. Image de contrôle de surtension et de sous-tension montée sur rail DIN via Shutterstock

Parasurtenseurs industriels servent également à protéger les composants électriques et électroniques contre les surtensions, mais en limitant la tension fournie aux composants en court-circuitant ou en bloquant le courant. Cela ramène à son tour la tension à un niveau sûr. De tels parasurtenseurs industriels permettent au courant électrique adapté à la conception de circuler de la source vers divers composants industriels connectés. Ensuite, si la tension de la source augmente ou augmente (et dépasse un seuil accepté), le parasurtenseur redirige l'électricité supplémentaire vers le fil de terre. Dans de nombreux parasurtenseurs, c'est une varistance à oxyde métallique ou MOV qui redirige le surplus de tension.

Les services publics d’électricité transmettent l’électricité sous forme de courant alternatif, car les transformateurs peuvent facilement abaisser et augmenter cette tension. Le problème est que l’alimentation en courant alternatif nécessite l’inclusion d’équipements de qualité électrique.

Les dispositifs industriels de protection contre les surtensions se répartissent en trois catégories de base.

• SPD basse tension• SPD moyenne tension• SPD haute tension

Les SPD haute et moyenne tension utilisent généralement des restrictions pour gérer les surtensions. En revanche, les SPD basse tension adoptent trois approches différentes.