varistance

Une varistance est un composant semi-conducteur dont la résistance chute brusquement lorsque la tension à ses bornes dépasse un seuil. Le nom combine « variable » et « résistance ». Contrairement à une résistance fixe, une varistance présente un comportement hautement non linéaire : à la tension de fonctionnement normale, elle ne conduit presque rien, mais dès qu'une surtension arrive, elle se bloque fermement et dévie le courant des équipements sensibles en aval. Cela en fait la pièce maîtresse de la protection contre les surtensions dans les panneaux de commande industriels, les alimentations électriques et les circuits d'entraînement de moteurs.

Le type le plus courant est la varistance à oxyde métallique (MOV), généralement fabriquée à partir de granules d'oxyde de zinc liés à un matériau céramique, pressés en un disque et métallisés sur les deux faces. Les MOV sont caractérisées par leur tension de blocage (la tension à laquelle elles conduisent fortement) et leur capacité d'absorption d'énergie, mesurée en joules. Les MOV industrielles typiques ont un diamètre de 14 mm à 32 mm et des tensions de blocage allant de 20 V à 1000 V ou plus. Une alimentation triphasée de 230 V, par exemple, pourrait utiliser des MOV avec une tension de blocage de 275 V ou 320 V sur le réseau CA.

Comment elles fonctionnent en pratique

Les varistances sont câblées en parallèle avec le circuit qu'elles protègent. En fonctionnement normal, elles consomment un courant négligeable. Lorsqu'une surtension arrive, la résistance de la MOV s'effondre à quelques ohms en quelques nanosecondes, créant un chemin à faible impédance qui dévie l'énergie vers la terre ou le neutre. Cela se produit avant que la tension de surtension n'atteigne les circuits intégrés, les contacteurs ou les solénoïdes en aval. Une fois la surtension passée, la varistance retrouve une résistance élevée. L'inconvénient est que chaque surtension dégrade légèrement le matériau ; des surtensions importantes répétées finissent par provoquer la défaillance de la varistance en court-circuit ou en circuit ouvert, nécessitant son remplacement.

Les modes de défaillance sont importants : une MOV qui tombe en court-circuit tirera un courant continu et chauffera dangereusement ; une qui tombe en circuit ouvert laisse le circuit sans protection. Les concepteurs associent souvent une varistance à un coupe-circuit thermique ou à un fusible pour éviter une défaillance catastrophique. Dans les applications critiques, des varistances redondantes ou des schémas de protection hybrides (combinant des varistances avec des diodes de suppression de transitoires) offrent une meilleure fiabilité. Le choix de la tension de blocage est critique : trop basse, la varistance bloque trop fortement la tension de fonctionnement normale, provoquant une dissipation de chaleur ; trop élevée, elle ne bloquera pas adéquatement la surtension.

Les varistances se dégradent dans les environnements humides et peuvent provoquer des interférences électromagnétiques en raison de leur action de commutation rapide. Les installations industrielles utilisent souvent des parafoudres au lieu ou en complément des MOV sur les lignes électriques principales, tandis que les varistances gèrent la protection au point d'utilisation pour les circuits individuels. Le remplacement est une maintenance de routine : une MOV défectueuse coûte quelques dollars mais évite des dommages de milliers d'euros à un automate programmable ou à un servomoteur.