Les éclateurs à Gaz

Protection des cartes électroniques

Les équipements électroniques à base de microprocesseurs actuels sont de plus en plus vulnérables aux surtensions transitoires induites par la foudre et électrique, car ils sont devenus plus sensibles et complexes à protéger en raison de leur densité de puces élevée, de leurs fonctions logiques binaires et de leur connexion entre différents réseaux. Ces appareils sont essentiels aux communications et au traitement de l’information d’une entreprise et peuvent généralement avoir un impact sur les résultats. A ce titre, il est prudent de les assurer contre ces événements potentiellement coûteux et perturbateurs. Un éclateur à gaz (ou GDT) peut être utilisé en tant que composant autonome ou combiné avec d'autres composants pour créer un circuit de protection à plusieurs étages - l'éclateur à gaz agit en tant que composant à haute consommation d'énergie. Les GDT sont généralement déployés dans la protection des applications de tension continue de ligne de communication et de données en raison de sa très faible capacité. Cependant, ils offrent des avantages très intéressants sur la ligne électrique AC, notamment l'absence de courant de fuite, une gestion énergétique élevée et de meilleures caractéristiques de fin de vie

Technologie des Eclateurs à Gaz

Les éclateurs à gaz sont des composants passifs constitués de deux ou trois électrodes dans une enceinte remplie de gaz rare (non-radioactif) à pression contrôlée. L’enceinte est constituée d’un tube en céramique fermé aux extrémités par des coupelles métalliques faisant office d’électrodes :

On peut assimiler l’éclateur à gaz à un commutateur rapide commandé en tension, les caractéristiques de conductance passant très rapidement, au moment de l’amorçage, du circuit ouvert au quasi court-circuit (tension d’arc environ 20 V). Dans le comportement d’un éclateur, on peut donc distinguer quatre domaines de fonctionnements.

  • Domaine de repos, caractérisé par une résistance d’isolement pratiquement infinie.
  • Domaine d’effluve : après l’amorçage, la conductance augmente brutalement : si le courant écoulé par l’ éclateur à gaz est inférieur à environ 0,5 ampère (valeur approximative variant avec les différents types d’éclateurs), la tension, dite d’effluve, aux bornes se situera à 80-100 volts.
  • Régime d’arc : le courant augmentant, l’éclateur à gaz passe de la tension d’effluve à la tension d’arc (20 V). C’est dans ce domaine où l’éclateur à gaz est le plus efficace puisque le courant écoulé peut atteindre plusieurs milliers d’ampères sans pour autant augmenter sensiblement cette tension d’arc à ses bornes.
  • Extinction : pour une tension de polarisation à peu près équivalente à la tension d’effluve, l’éclateur reprend ses caractéristiques initiales d’isolement après l’écoulement de la perturbation

Fin de vie

Les éclateurs à gaz sont conçus pour supporter plusieurs ondes de choc sans destruction ou dispersion des caractéristiques initiales (essais de chocs typiques : 10 chocs à 5000 Ampères dans chaque polarité...). Par contre, dans le cas d’un courant «maintenu» de forte intensité traversant l'éclateur à gaz (ex : 10 Ampères alternatif pendant plusieurs secondes : simulation d’une chute de ligne d’énergie sur ligne Télécom.), celui-ci se mettra en mise hors service définitive. Si on souhaite une mise hors service de sécurité (c’est-à-dire une fin de vie en court-circuit qui indiquera le défaut à l’utilisateur par la détection de la défaillance de la ligne) il convient de choisir des éclateurs à gaz équipés de dispositif «court-circuit extérieur» (fail-safe).

Selection d'un Eclateur à Gaz

Principales caractéristiques électriques définissant un éclateur à gaz :

  • Tension d'amorçage statique (Volts)
  • Tension d'amorçage dynamique (Volts)
  • Capacité courant de décharge (kA)
  • Résistance d'isolement (Gohms)
  • Capacité parasite (pF)
  • Montage (montage en surface, sur circuit imprimé,fils standard ou personnalisé)
  • Packaging (Tape & Reel, mise en bande)

Gamme de tension d'amorçage disponible :

  • Minimum : 75V
  • Moyenne : 230V
  • Haute tension : 500V
  • Très haute tension : 1000 à 3000V

La tolérance de la tension d’amorçage est en général de +/-20%


Courant de décharge

Dépend des caractéristiques du gaz, du volume, de la matière et du traitement des électrodes. C’est la caractéristique majeure de l’éclateur à gaz qui le distingue des autres composants de protection: 5 kA à 20 kA en onde 8/20 µs pour les composants standards. Cette valeur indique une tenue répétitive (ex: 10 chocs) sans destruction ni modification des spécifications de base.

**Tension d’amorçage dynamique **

Tension d’amorçage sur un front de montée élevée (dV/dt = 1 kV/us); il s’avère que celle-ci augmente en fonction du dV/dt..

Résistance d’isolement et Capacité parasite

Ces caractéristiques font de l'éclateur à gaz un composant pratiquement «invisible» en statique sur une ligne : résistance d’isolement très élevée (>10 Gohm), capacité parasite très faible (< 1 pF).

MAINTENANCE

Les éclateurs à gaz CITEL ne nécessitent aucun entretien ou remplacement (dans des conditions d'utilisation normales). Ils sont conçus pour résister à des courants de surtension répétés et résistants sans dommage.

Néanmoins, il est prudent de prévoir le pire des cas et, pour cette raison, CITEL a conçu un testeur réf. SPT203 permettant de tester l'état des GDT et des parafoudres.

NORMES

Les éclateurs à gaz CITEL sont conformes aux spécifications des opérateurs de télécommunications, à la recommandation internationale UIT-T K12, à la norme CEI 61643-311 ainsi qu'à la norme CEI 61643-11 pour les éclateurs dédiés à une utilisation sur réseau de puissance (GSG). De même certains GDT sont certifiés aux normes UL 1449 et UL497B. Les éclateurs à gaz CITEL sont également conformes à la directive RoHS.>