Etude des transitoires electriques et thermiques dans une electrode soumise a une decharge electrique

A study of the electrical and thermal transient. Effects in an electrode submitted to an electric discharge

• Auteur / Autrice : René Meyer
• Direction : Louis Boyer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Dans le cadre de l'etude et de la modelisation des phenomenes physiques qui contribuent a l'usure d'une electrode soumise a une decharge electrique, on etudie les causes de l'echauffement du materiau constituant cette electrode. On s'interesse d'abord a l'effet joule, determine par resolution analytique des equations de maxwell dans un cylindre semi-infini soumis a un echelon de courant. Un effet de peau transitoire est mis en evidence, et surtout, une approximation simple qui permet d'etendre les resultats a des electrodes de forme quelconque, soumises a des courants fonction quelconque du temps. Les echauffements calcules, avec des courants d'intensite allant jusqu'a mille amperes et des temps de montee de l'ordre de la microseconde, sont de l'ordre du kelvin, c'est a dire negligeables par rapport a ceux constates dans la suite. On etudie ensuite l'influence de la source de chaleur que constitue le pied d'arc, a l'aide d'un modele de calcul par la methode des elements finis, a une dimension (symetrie spherique), prenant en compte la fusion et la vaporisation. Un soin tout particulier a ete porte a la validation de ce modele. Sa souplesse d'adaptation a permis de mettre en evidence les consequences sur l'erosion de l'electrode d'un eventuel decoupage de l'arc en une multitude d'arcs elementaires, de tester l'influence des variations des coefficients thermiques en fonction de la temperature, et de verifier que l'effet joule libere par le courant d'arc dans la masse du conducteur influe tres peu sur l'elevation de temperature