Contribution à l'étude du comportement thermique des varistances à base d'oxyde de zinc : simulations et mesures, application aux parafoudres moyenne et haute tension

Contribution to the study of thermal behaviour of zinc oxide-based varistors: simulations and measurements, application in medium and high voltage surge arresters

• Auteur / Autrice : Abderrahim Fakkar
• Direction : Ai Buï
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matér. pour l'électronique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

Le reseau de distribution de l'electricite est le siege de perturbations soit d'origine atmospherique (coup de foudre), soit d'origine interne (surtensions de manuvres ou temporaires) qui provoquent de nombreuses defaillances. En meme temps, le materiel et les appareillages electriques deviennent de plus en plus sensibles a ces types de perturbations. Ceci a conduit au developpement de dispositifs de protection contre les surtensions transitoires. Apres l'emploi de parafoudres bases sur les eclateurs, la tendance actuelle est a l'utilisation de parafoudres a l'oxyde de zinc qui sont nettement plus performants. En effet, les varistances zno qui en sont les elements de base, presentent des proprietes avantageuses telles que: une caracteristique courant-tension fortement non-lineaire, une grande capacite d'absorber de l'energie et un court temps de reponse. Cependant, ces ceramiques sont parcourues par un courant active thermiquement, tout accroissement de la temperature entraine une augmentation du courant de fuite et peut conduire a terme a un emballement thermique. Le travail presente dans ce memoire a pour but d'etudier le comportement thermique des varistances afin d'optimiser les conditions de fonctionnement. Deux modeles de simulations sont utilises, le premier consiste a resoudre l'equation de la chaleur discretisee par la methode des differences finies, le second etablit le bilan thermique global entre les chaleurs produite et evacuee de l'echantillon. Les resultats de ces simulations sont confrontes a des mesures experimentales. Par ailleurs, des essais ont ete effectues dans le but d'evaluer l'influence des espaceurs metalliques, du revetement des echantillons et des chocs combines sur l'evolution de la temperature de fonctionnement des varistances. L'ensemble de l'etude montre un bon accord entre les mesures et les simulations ainsi que l'influence preponderante de la valeur de la temperature ambiante sur le point de fonctionnement