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Téléchargé parBoubakri Mohamed
De la foudre à l’arc électrique
Le document traite des différents types d'éclairs et de la décharge électrique, ainsi que des spécifications techniques des appareils électriques. Il aborde les appareils de coupure comme les disjoncteurs et explique leur fonctionnement à travers des simulations numériques et des caractéristiques physiques. Enfin, il explore des aspects liés à la technologie des lampes fluorescentes et des torches à plasma.
De la foudre à l’arc électrique
- 1. De La FoudreÀ L’arc Électrique André Lefort
- 3.
- 5. Cinq Grands TypesD’éclairs • Décharges au sein du nuage et entre nuages (70 à 90% des décharges au cours d’un orage) • Coup de foudre positif descendant • Coup de foudre positif ascendant • Coup de foudre négatif descendant • Coup de foudre négatif ascendant
- 13. Qu ’est ce que l ’appareillageélectrique? L ’appareillage électrique : doit assurer la protection automatique en cas de court circuit doit effectuer sur commande des opérations volontaires sur commande assure ainsi la disponibilité du réseau et sa sûreté d ’emploi
- 14. Qu ’est ce quel ’appareillage électrique? L ’appareillage électrique : sectionneurs interrupteurs disjoncteurs coupe circuit à fusible parafoudres ...
- 16. Qu ’est ce que l ’appareillageélectrique? La basse tension de puissance: exemple de la gamme Masterpact La très haute tension : exemple disjoncteur à air comprimé 420 kV La moyenne tension : exemple de disjoncteur SM6 Le C60 pour les applications résidentielles
- 17. Qu ’est ce quel ’appareillage électrique ?Exemple d ’organisation d ’un réseau interne d ’usine EDF Transformateur MT/BT Transformateur MT/BT Réseau BT 3 cellules disjoncteur MT
- 18. Coupure Par ArcÉlectrique.
- 19. Première étape dela distribution de l’énergie électrique : de la centrale à la ligne à haute tension.
- 20. Disjoncteurs d’alternateur jusqu’à 275 kV et40000 A Postes blindés jusqu’à 800 kV Appareillage conventionnel de 72 kV à 800 kV Équipement Disjoncteurs Haute Tension
- 21.
- 22.
- 25. Phases d‘ouverture d‘undisjoncteurs HT ‘CLOSED’ position Start of opening Thermal effect Extinction ‘OPEN’ position
- 26. Simulations numériques dansles disjoncteurs HT
- 27. Simulations numériques dansles disjoncteurs HT
- 28. MCT ARC0101a.ppt 21/02/00 Station d‘essaien haute tension
- 29. Types D’appareils DeCoupure Utilisés Selon Les Tensions.
- 30. Disjoncteur À Huile Miseà défaut d’une phase par la présence de gaz dans l’appareil.
- 31. Disjoncteur À AirType Solénarc
- 32.
- 33. Arc concentré (a)et arc diffus (b)
- 34. Baxial=0.07 T I= 12 kA Texposition=25 microsecondes Délectrode = 50 mm L = 6 mm Texposition=75 microsecondes Baxial =0.13 T I = 11.5 kA Délectrode = 50 mm L = 4 mm I = 2.5 kA D = 20 mm L = 8 mm Low-temperature Plasma Physics IOFFE Phys.-Techn. Institute St Petersburg
- 35. Contacts créant unchamp magnétique radial
- 36. Contacts créant unchamp magnétique axial
- 37.
- 38. Ensemble de cellulesSF6 HTA : sur la partie haute, les liaisons par jeux de barres entre cellules sont visibles.
- 39. Fusibles HTA sousune cellule SF6 : le dispositif mécanique de détection de déclenchement de percuteurs est visible.
- 40. fusible HTA :plaque signalétique ; par transparence, l'élément de fusion et la silice sont visibles
- 41. Sections rétrécies Une lame viergeUnelame fusible Les fusibles haute tension Les lames d’argent
- 42. Griffes Lames d ’Ag CalotteSupport percuteur Tube Sable Lesfusibles haute tension: constitution
- 44.
- 45.
- 46. IElectrodes ou rails Création de l'arc Chambre decoupurePréchambre Contact fixe Contact mobile Arc Principe de fonctionnement du disjoncteur 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 1 2 3 4 5 6 7 Time ( ms ) I limited current (A) U arc x 10 (V) Curent on mobile contact Iron recorded by P 5,6,7,8,9,10 Iron recorded by P 11,12 Temps (ms)
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- 48. Arc I Commutation Déplacement Electrodes ou rails Création de l'arc Chambre decoupurePréchambre Contact fixe Contact mobile 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 1 2 3 4 5 6 7 Time ( ms ) I limited current (A) U arc x 10 (V) Curent on mobile contact Iron recorded by P 5,6,7,8,9,10 Iron recorded by P 11,12 Temps (ms)
- 49. L’arc atteint les plaquesde refroidissement
- 50. Arc I Commutation Déplacement Electrodes ou rails Création de l'arc Chambre decoupurePréchambre Contact fixe Contact mobile • Insertion de l ’arc dans la chambre de coupure • Découpe en de multiples sous-arcs • Accroissement de la tension aux bornes du disjoncteur • Absoption de l ’énergie 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 1 2 3 4 5 6 7 Time ( ms ) I limited current (A) U arc x 10 (V) Curent on mobile contact Iron recorded by P 5,6,7,8,9,10 Iron recorded by P 11,12 Temps (ms)
- 51.
- 52. (film) Diagnostic: Film ultra-rapide(29500 i/s)
- 53. Thématiques de rechercheet domaines physiques relatifs à la coupure du courant Hydrodynamique (écoulement des gaz chauds) Physique des plasmas (propriétés de l ’arc électrique) Interaction arc parois plastiques Aspects diélectriques Autres … (magnétisme, actionneurs...) Aspects thermiques Interaction arc contact/ailettes Émission lumineuse et transfert radiatif
- 55. Lampes fluo compactes (ditesbasse consommation) 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 Année 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Classique Electronique Production Ventes mondiales de CFLs Meilleure efficacité Contrôle de la couleur Meilleure stabilité Encombrement & poids réduits Possibilité de gradation Pas d'interaction avec le réseau
- 56. Colonne Positive 34 Watt Principede fonctionnement de la lampe fluo Emetteur: Hg (7 mTorr) Gaz tampon: Ar (3 Torr) 400 mA 50 Hz Pertes au ballast Chaleur Chaleur 9.2W VisibleVis.0.8W UV UV 24W Visible 10 W Chaleur 30 W Pertes aux électrodes Electrodes6W Vis. 9.2 W Chaleur 14.8 W Puissance 40 Watt Puissance 40 Watt Parois Poudre Fluorescente
- 57. Une « équivalence» simple mais économique… CFL ~36 lm/W GLS ~12 lm/W 20 W CFL 60 W GLS Prix moyen CFL 13 €, GLS 0,70 € Durée de vie CFL 10 000 h, GLS 1 250 h 1 CFL de 20W remplace une GLS de 60W Temps d’utilisation moyen: 3,5 h/jour Gain: 0,018 €/an/kWh économisée
- 58. Exemples de "Couleur" OriginalOriginal Sodium Bassepression Sodium Haute Pression Mercure Haute Pression
- 59. Quel choix effectuer? 0 100 12-14 lm/W CRI~100 200 lm/W CRI~0 Bon Faible Moyen IRC Sodium Haute Pression Mercure Haute Pression MHL (quartz) MHL (céramique) Sodium Haute Pression "White" incandescence Sodium Basse Pression Eclairage intérieur Eclairage routier Rendement
- 60. Pixel Matrix 1366x 768 Pixel Pitch 0.972 x 0.972 Luminance 450 Cd/m2 Contrast Ratio (DR) 500:1 Nb. of Colors 16.7 Million Set Thickness 133 mm Les Écrans Plasmas
- 62. Figure 4: CCDimages at 3 different times of a current pulse in an AC matrix discharge in a macro-cell. The exposure time for each image is 500 ns. At 2.6 µs the current is close to its maximum value. Gas pressure is 3 torr, gap length 1 cm, ITO electrodes, electrode width 16 mm, gas mixture Xe(10%)-Ne, sustain voltage 240 V, sustain frequency 1 kHz. Figure 5: CCD images at a time close to the time of maximum current in the same conditions as Fig. 4; a) without filter, b) with a filter cutting the wavelengths below 700 nm.
- 63. ITO: oxyde d’indiumet d’étain Xe – Ne : 10 – 90 , pression 600 mm de mercure
- 64. Évolution temporelle dela tension, de la densité du plasma, et de la densité de courant électrique.
- 65. Les Torches ÀPlasma Torche à arc Torche ICP (Inductively Coupled Plasma)
- 66.
- 67. Torche À ArcNon Transféré
- 69. Configuration étudiée Torche OCP150dans l’oxygène 1 : Coiffe 2 : Tuyère 3 : Injecteurs vortex 4 : Cathode 1 2 3 4 dAir Oxygène Faible intensité - Fonctionnement entre 30 et 120A Gaz plasmagène : - Oxygène Tuyère : - Diamètre de tuyère très fin (entre 0.8 et 1.2 mm) Epaisseur de tôles : entre 1 et 10mm
- 70. D: ISOTHERMES Ar-Cu200A stationnaireD: ISOTHERMES Ar-Cu 200A stationnaire Arc transféré
- 71. Plasma d’argon atmosphériquepour vitrification de déchets Puissance 10kW CORIA Rouen
- 72. Plasma de découpeatmosphérique CORIA Rouen
- 73. Plasma d’azote à1mBar : simulation rentrée dans l’atmosphère Mach 2, T = 6000K, puissance 15 à 20 kW CORIA Rouen
- 74. Plasma d’air atmosphérique Destructionde polluants atmosphériques Puissance moyenne 1kW CORIA Rouen
- 75.
- 77. Z Pinch GREMIOrléans
- 78.
- 79. Différence de potentiel Zonecathodique 10 V < Vc< 20 V Colonne 1000 V/m < E < 10000V/m Zone anodique 3 V < Va < 10 V Espèces présentes : e- N O N+ O+ N2 NO NO+ N2 + O2 O2 + - +