Comportement d'un arc électrique impulsionnel de forte intensité : cas du disjoncteur modulaire

High-current transient electric arc behaviour

• Auteur / Autrice : Gauthier Déplaude
• Direction : Philippe Testé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 03/07/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Pascal André
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Testé, Pascal André, Yann Cressault, Dunpin Hong, Philippe Dessante, Patrice Joyeux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yann Cressault, Dunpin Hong

Mots clés

Mots clés contrôlés

Courts-circuits

Électrotechnique

Disjoncteurs électriques

Arc électrique

Mots clés libres

Arc électrique

Disjoncteur

Coupure

Electric arc

Circuit breaker

Arc quenching

Résumé

Le disjoncteur modulaire protège les installations électriques basse-tension contre les défauts de court-circuit. L’arc électrique, généré dans la chambre de coupure du disjoncteur lors de l’ouverture du circuit, est fractionné en plusieurs arcs dans un assemblage de multiples plaquettes métalliques, afin de limiter l’intensité du courant et d'isoler le défaut. Le travail exposé dans ce document se concentre sur la phase de limitation de l’intensité du courant de court-circuit. Une chambre d’arc modèle représente de façon simplifiée l’environnement de l’arc électrique durant cette phase. L'arc est amorcé par une impulsion haute-tension entre deux plaquettes métalliques fixes, l'onde de courant est transitoire et de forte intensité. La pertinence du montage expérimental est validée par la confrontation des phénomènes qu'il permet d'observer à ceux rencontrés dans le disjoncteur. Une attention particulière est portée à la tension d'arc, qui est une caractéristique déterminante pour la performance de la limitation. L’influence du matériau des électrodes est étudiée, en distinguant le substrat d’un éventuel revêtement.

The modular circuit breaker protects low-voltage lectrice installations against short-circuit faults. The electric arc generated in the arc chamber of the circuit breaker upon opening of the circuit is divided into several arcs in an assembly of multiple metallic plates, in order to limit the current and isolate the fault.The work set out in this paper focuses on the short-circuit current limitation phase. A model arc chamber represents in a simplified way the environment of the electric arc during this phase. The arc is initiated by a high-voltage pulse between two fixed metal plates, the current wave is transient and of high intensity.The relevance of the experimental setup is validated by comparison of the phenomena that it allows to observe with those encountered in the circuit breaker. Particular attention is paid to the arc voltage, which is a determining feature for the performance of the limitation. The influence of the material of the electrodes is studied, distinguishing the substrate from a possible coating.