Modélisation et simulation de la décharge d'arc électrique dans un fusible moyenne tension

par David Rochette

Thèse de doctorat en Physique des plasmas

Sous la direction de André Lefort.

Soutenue en 2002

à Clermont-Ferrand 2 .

  • Titre traduit

    Modelisation and simulation of an electrical arc discharge in high breaking capacity fuse


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  • Résumé

    Ce travail traite de la modélisation et de la simulation des mécanismes de transfert d'énergie depuis la colonne d'arc en direction du milieu poreux, intervenant dans les fusibles moyenne tension. Notre travail a consisté d'une part à concevoir un modèle d'écoulement d'un gaz compressible en milieu poreux, considérant l'aspect mécanique puis thermique du phénomène, afin de caractériser l'action du sable de silice employé dans les fusibles. L'interaction mécanique de la détente du plasma avec le sable de silice est représentée par les lois de Darcy et de Forchheimer où les coefficients géométriques intervenant dans les forces de freinage sont déterminés par l'expérience. La source d'énergie électrique est représentée par une courbe de puissance électrique et les transferts thermiques entre le plasma et le sable de silice sont évalués par une loi empirique qui dépend des caractéristiques du plasma et du milieu poreux. L'apport de matière vapeur est évalué par une loi empirique liée à l'énergie injectée dans le fusible. Ce modèle permet d'estimer une première approximation des grandeurs physiques (pression, température. . . ) et de la phénoménologie de la coupure. D'autre part, dans l'optique de mieux maîtriser le processus de vaporisation et d'introduire une modélisation de la recondensation des vapeurs de silice, ainsi que d'évaluer les échanges thermiques entre les grains de silice et le plasma, nous avons introduit un modèle thermique à l'échelle des grains de sable. Cette approche microscopique permet de déterminer l'évolution de la température au sein d'un grain et d'évaluer les échanges massiques. Le modèle d'écoulement est basé sur les équations d'Euler à deux espèces et le couplage de ces deux modèles s'effectue au niveau des termes source. Nous obtenons des ordres de grandeurs réalistes de la pression et de la température ainsi que des zones de vaporisation et de recondensation des vapeurs de silice au sein du fusible

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Informations

  • Détails : 1 vol. (198 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.195-198

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  • Bibliothèque : Bibliothèque Clermont Université (Aubière). Section Sciences et Techniques.
  • Disponible pour le PEB
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