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Sol
Cumulonimbus
Cinq Grands Types D’éclairs
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du disjoncteur
0
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0 1 2 3 4 5 6 7
Time ( ms )
I limited
current (A)
U arc x 10
(V)
Curent on
mobile
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Iron recorded by
P 5,6,7,8,9,10
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P 11,12
Temps (ms) 
Allongement
de l’arc
Arc
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Commutation
Déplacement
Electrodes
ou
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4500
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OriginalOriginal
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0 100
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intérieur
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Pixel Matrix 1366 x 768
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Figure 4: CCD images 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
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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
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1
2
3
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De la foudre à l’arc électrique

  • 1. De La Foudre À L’arc Électrique André Lefort
  • 2.
  • 4.
  • 5. Cinq Grands Types D’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
  • 6.
  • 7.
  • 8.
  • 9.
  • 10.
  • 11.
  • 12.
  • 13. Qu ’est ce que l ’appareillage électrique? 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 que l ’appareillage électrique? L ’appareillage électrique : sectionneurs interrupteurs disjoncteurs coupe circuit à fusible parafoudres ...
  • 15.
  • 16. Qu ’est ce que l ’appareillage électrique? 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 que l ’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 Arc Électrique.
  • 19. Première étape de la distribution de l’énergie électrique : de la centrale à la ligne à haute tension.
  • 20. Disjoncteurs d’alternateur jusqu’à 275 kV et 40000 A Postes blindés jusqu’à 800 kV Appareillage conventionnel de 72 kV à 800 kV Équipement Disjoncteurs Haute Tension
  • 23.
  • 24.
  • 25. Phases d‘ouverture d‘un disjoncteurs HT ‘CLOSED’ position Start of opening Thermal effect Extinction ‘OPEN’ position
  • 26. Simulations numériques dans les disjoncteurs HT
  • 27. Simulations numériques dans les disjoncteurs HT
  • 29. Types D’appareils De Coupure Utilisés Selon Les Tensions.
  • 30. Disjoncteur À Huile Mise à défaut d’une phase par la présence de gaz dans l’appareil.
  • 31. Disjoncteur À Air Type Solénarc
  • 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 un champ magnétique radial
  • 36. Contacts créant un champ magnétique axial
  • 38. Ensemble de cellules SF6 HTA : sur la partie haute, les liaisons par jeux de barres entre cellules sont visibles.
  • 39. Fusibles HTA sous une 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 viergeUne lame fusible Les fusibles haute tension Les lames d’argent
  • 43.
  • 46. IElectrodes ou rails Création de l'arc Chambre de coupurePréchambre 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) 
  • 48. Arc I Commutation Déplacement Electrodes ou rails Création de l'arc Chambre de coupurePréchambre 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 plaques de refroidissement
  • 50. Arc I Commutation Déplacement Electrodes ou rails Création de l'arc Chambre de coupurePréchambre 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) 
  • 53. Thématiques de recherche et 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
  • 54.
  • 55. Lampes fluo compactes (dites basse 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 Principe de 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 Basse pression 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 1366 x 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
  • 61.
  • 62. Figure 4: CCD images 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’indium et d’étain Xe – Ne : 10 – 90 , pression 600 mm de mercure
  • 64. Évolution temporelle de la tension, de la densité du plasma, et de la densité de courant électrique.
  • 65. Les Torches À Plasma Torche à arc Torche ICP (Inductively Coupled Plasma)
  • 67. Torche À Arc Non Transféré
  • 68.
  • 69. Configuration étudiée Torche OCP150 dans 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-Cu 200A stationnaireD: ISOTHERMES Ar-Cu 200A stationnaire Arc transféré
  • 71. Plasma d’argon atmosphérique pour vitrification de déchets Puissance 10kW CORIA Rouen
  • 72. Plasma de découpe atmosphérique CORIA Rouen
  • 73. Plasma d’azote à 1mBar : simulation rentrée dans l’atmosphère Mach 2, T = 6000K, puissance 15 à 20 kW CORIA Rouen
  • 74. Plasma d’air atmosphérique Destruction de polluants atmosphériques Puissance moyenne 1kW CORIA Rouen
  • 76.
  • 77. Z Pinch GREMI Orléans
  • 78. +
  • 79. Différence de potentiel Zone cathodique 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 + - +