Etude experimentale des arcs electriques et de leurs consequences sur les materiaux de contacts. Application aux commutateurs automobiles de puissance

par LAURENT MORIN

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de NOUREDINE BEN JEMAA.

Soutenue en 2000

à Rennes 1 .

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Résumé

Depuis plusieurs annees on assiste a une augmentation du nombre d'equipements dans l'automobile. Ceux-ci necessitent un reseau de distribution d'energie electrique de plus en plus important. Les arcs electriques sont presents lors de la commutation de ces circuits, et ils degradent le fonctionnement des appareils de commutation. Il apparait donc important d'etudier ces arcs electriques, afin d'optimiser la conception des contacteurs. C'est le sujet de cette these. Cette etude a ete effectuee a l'aide de deux bancs d'essais experimentaux, l'un simulant l'ouverture des contacts et l'autre la fermeture. Grace a ce travail nous avons maintenant une bonne connaissance des consequences des arcs electriques sur les contacts, et des performances des materiaux de contact, pour la commutation de puissance dans l'automobile (14 vdc, 30 a). Concernant le transfert de matiere entre les contacts, qui est la plus nuisible des consequences de l'arc, nous avons montre que les circuits resistifs et lampes developpent des arcs courts de type anodique. A l'inverse, les circuits inductifs developpent des arcs longs de type cathodique. Nous avons montre que la transition de l'arc anodique vers l'arc cathodique s'effectue a une longueur d'arc critique de l'ordre de quelques m, independamment de nombreux parametres. Nous connaissons bien les performances des materiaux de contact sous arcs anodique et cathodique. Nous avons notamment montre que les agsno 2 dopes, les agzno et les agfeox sont des materiaux universels pour la commutation de puissance dans l'automobile. Concernant la soudure des contacts provoquee par l'arc, nous avons montre qu'elle se produisait uniquement sous circuit lampes. Nous avons vu que la resistance de contact moyennes est bien plus grande en commutant un circuit inductif qu'un circuit resistif, avec des differences entre les materiaux.

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