Protection foudre ou surtension

[invite19a644ff]

Bonjour,

Je suis en train de développer une carte électronique sur la quelle est raccordée un câble (2 fils) dans le quel transite un signal sinusoïdal d’amplitude +/-10V avec un courant de 5mA max et une fréquence de 10kHz à 200kHz.

Le câble d'une longueur de 300m max circule en extérieur dans des fourreaux, regards et est enterré à une profondeur de 7-10 centimètres dans la chaussée (route).

Quelle solution puis je mettre en œuvre pour protéger la carte contre les surtensions ou coup de foudres environnements.

J'ai vu des cartes du même type avec des tout petits transformateurs (d'isolement, je crois ?) et des mini tubes à gaz (néon ?). Voir photo T1, T2 et LP1, LP2.



Avez vous s'il vous plait des informations la dessus ou schémas types ou références de composants ?

Merci.
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[calculair]

Bonjour,

Pour faire les chosesavecunmaximum d'eficacitéil faudrait un schema complet avec les points de referencement a la terre.

Par ailleurs il faut evaluer le niveau de protection recherchée disons un coup de foudre de 10 kA à 100m.

Cela ^pemet de faire une evaluation des courants de circulation sur votre cable de 300m qui se comporte comme une antenne

[invite19a644ff]

Bonjour,

A vrai dire, je n'ai pas du tout d'expérience sur cet aspect protection électronique et je suis incapable de donner un ordre de grandeur pour un coup de foudre.

Si l'usage est 10kA à 100 m de proximité, alors OK.


Pour la partie schéma que faut il ? L'étage électronique de raccordement au câble ?

[IC-CD0000]

J'ai vu des cartes du même type avec des tout petits transformateurs (d'isolement, je crois ?) et des mini tubes à gaz (néon ?). Voir photo T1, T2 et LP1, LP2.

Bonjour. Lors d'une surtension, le gaz qui est dans les petits tubes se ionise puis conduit le courant. Après, on doit suivre les pistes pour savoir si ça conduit à la terre, ou ça fait un court-circuit. On peut remplacer ces tubes par des éclateurs comme ceux-là, en choisissant le plus adapté. MAIS (ah ben ouais faut qu'y en a) dans ton installation, la foudre va pulvériser tes fils de petite section ! A mon avis, il faut un câble avec un fort blindage (peut-être opter pour du câble d'une section plus grande qui a un blindage costaud) et brancher le blindage à une prise de terre qui peut tenir le pic de surintensité/surtension (tuyau d'eau métallique sous terre, pic de mise à terre, bande de terre métallique). A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

Bonjour,

Il faut un schema complet, prenant en comptele cable lui même.

Pour le principe,votre cable fait antenne et un courant important y sera induit lors du coup de foudre.

Ce courant va circuler sur le blindage, si il y en a 1 ou en mode commun sur la paire non protegee.

Comme la carte est sans doute referencée au sol, le courant induit voudra retourner au sol en traversant la carte et en particulier l'etage connecté au cable.

Vous comprenez que la strategie de protection va dependre des conditions de referencement des circuit au sol ( potentiel 0 theorique ) et des divers blinages existant.

Vous evoquiez un transformateur de ligne, en effet ils peuvent être utilisés,mais il faut evaluer la capacite primaire secondaire au travers de la quelle l'impulsion de foudre continuera son chemin....

[calculair]

Bonjour,

J'ai fait un calcul rapide, l'impulsion de foudre a la quelle vous devez faire face a une amplitude de 1000 à 3000 volts et un courant de 1 kA. Heureusement que cela dure que quelques µs, ce qui fait une energie de l'ordre du joule ou 2 à 3 joules.

Ce qui est destructeur pour les semi conducteurs c'est le pic de tension....

[invite610ff6bf]

Bonjour à tous,

Il y a D1 et D2 qui sont probablement de diodes transils, sorte de grosses zener hyper rapide et qui assure une bonne protection contre les surtensions.
dans ses limites bien sur...
vu la taille je dirais des 400 à 600W ?

[inviteede7e2b6]

la soluce reine pour se débarrasser du probléme est la fibre optique.

de plus en plus utilisée.

d'autant qu'hors du probléme de foudre , si les deux équipement sont référencés à la terre
de part et d'autre de la ligne , des courant parasites , telluriques ou induits, vont circuler.

[invite19a644ff]

Pas de possibilité de fibre optique.

Le câble est bien blindé et le blindage doit être relié à la terre.

Le câble est composé de 2 fils de 2 mm2 de section environ.

Le schéma de l'étage électronique de connexion au câble celui ci :



Le câble (2 fils) est en fait caractérisé et équivalent à la bobine L2 (environ 90 uH / 1.5 ohm)

Un des bout du câble va donc vers l'alim +5VDC et l'autre sur le collecteur de Q1.

Le transistor d'isolement T1 et T2 peux t'il aussi servir d'adaptation d'impédance ? Connaissez vous des références pour de tels transformateurs ?

[calculair]

Bonjour,


Si on simplifie

L'alimentation est referencée a la terre locale , je suppose non isolée de cette terre

Le blindage du cable, est il referencée à la même terre que l'alimentation ?

Les 2 fils internes au blindage comment se terminent ils à l'autre extremite ?

une ddp foudre pourrait donc exister entre les 2 fils e tle blindage et entre le blindage et la terre locale ( il faut reflechir en impulsion qui se deplace en 300 m/s environ )

[arsene de gallium]

Ne serait-ce pas une boucle de détection de véhicule ?
Dans ce cas, il n'y a pas de solution, du moins je n'en connais pas.

[invite19a644ff]

Effectivement, il s'agit bien de protéger une boucle de détection de véhicule enfouie dans la chaussée (lg max de la boucle au détecteur env. 250m).

La boucle forme partie d'un montage colpitts.

Je comprends bien la mise en place d'éclateurs à gaz (1 ou 3) mais je suis incapable de caractériser le transformateur d'isolement sachant que la boucle peut avoir une inductance de 30uH à 500uH avec une impédance de 0.5 à 4 ohms.

Faut il regarder vers des "pulse transformer" ("transformateur d'impulsions") ? Je sèche, sachant qu'en simulation le choix du transformateur influ sur le circuit total d'oscillation !!!

Que faire pour ce fichu transformateur ???

[arsene de gallium]

Combien coute le matériel ?
On ne protège que le matériel couteux ou sensible, sensible dans le sens où une panne coute très chère.
Un détecteur de véhicule par boucle n'entre pas dans ce genre de considération.
A ma connaissance, il n'y a aucun moyen de protéger le système. Du reste, la probabilité que la foudre tombe dessus est quasi nulle.

[calculair]

Bonjour,

Le prix du materiel n'est pas necessairement un critère^pour decider de la strategie de protection.

Compte tenu de la longueur des fils, le dispositif risque bien d'être sensible aux coup de foudre même lointain...

Un coup de foudre direct, il est difficile de s'en proteger.... mais c'est possible.

[invite19a644ff]

Comme indiqué précédemment, je pense que les deux protections (éclateurs et transfo) sont utiles. Effectivement un coup de foudre non direct mais à proximité peux créer des dommages. D'ailleurs les produits du marché le propose (même les moins onéreux)

Pour rappel, je n'ai pas de problème à trouver des références d'éclateurs (chez epcos par exemple) pour le transfo, je sèche total. Je ne sais pas vers quel fabricant il faut se rapprocher, voire même comment le spécifier (transfo de type audio, impulsions, de ligne, etc ...) ou faut il le faire sur mesure à la main (pas très indus !!!)

[calculair]

Bonjour,

Un transfo de ligne permet d'isoler la ligne du circuit.

Pour un maximun d'efficacite, il est preferable que ce transfo ait une capacite primaire / secondaire aussi reduite que possible . Cette specification reduit le passage de l'impulsion foudre arrivant de la ligne vers le circuit au travers de cette capacité.

Prevoir un isolement suffisant ( le calcul donnait 1000 V / 3000 V )

Vous n'avez rien dit sur l'extremité de la ligne a l'autre bout ( coté ) . Si les 2 fils sont isolés de la terre l'impulsion foudre se deplace sur les 2 fils ( faible DDP enttre fils, forte ddp entre les 2 fils et la terre ).

Pour calculer l'effet de protection vous pouvez appliquer la loi d'ohms

La source de perturbation est les 2 fils
Son impedance peut être prise pour 200 à 300 ohms

Cette source alimente votre transfo, que vous assimiléz a la capacite primaire secondaire

Les diodes de protection constitue un diviseur de tension entre la capacite et la terre en prenant pour R la valeur quand elles sont conductrices ( attention a leur mise à la terre, si est possible selon les cas qu'il faudra tenir compte de l'impedance ( resistance et self mise en serie en aval de la diode )

Quant à la frequence de la perturbation, vous pouvez l'estimer à 20 MHz ( C'est en fait une impulsion avec un taux de monté rapide et qui dure 2 à 5 µs )

Avec ces quelques donnees vous pouvez faire une evaluation sur l'efficacité des protections mises en oeuvre

[calculair]

Bonjour

Pour le transo de ligne, il faut le choisir avec ecran pour reduire la capacité primaire secondaire et vec une bonne symetrie pour bien rejeter le mode commun

[remy01]

Bonjour,
un lien vers une société spécialisée dans la protection contre la foudre :
http://www.paratronic.fr/