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Contacts de Puissance - Interactions Arc-Électrodes

Pour tout renseignement s'adresser à :

Philippe TESTÉ
  • Tél.: 01 69 85 16 52
  • philippe.teste[at]lgep.supelec.fr


Depuis plus de quatorze ans le LGEP consacre une part de ses activités aux études des contacts de puissance qui se différencient des contacts dits bas niveaux par l'existence d'une part d'un courant d'intensité suffisante pour engendrer un échauffement du contact fermé et d'autre part par l'apparition d'arcs électriques entre les électrodes du contact lors de l'ouverture du contact, que celle-ci soit volontaire ou intervienne soit lors d'une défaillance ou d'un processus visant à assurer la sûreté de fonctionnement d'un système en présence d'un défaut. C'est pourquoi nous nous intéressons non seulement à l'étude des phénomènes physiques lorsque le contact est fermé (étude du passage du courant dans le contact, échauffement du contact, résistance de contact, ...) mais aussi à l'étude des phénomènes liés à l'arc d'ouverture (dynamique du contact, extinction et durée de l'arc d'ouverture...). De plus nous menons depuis de nombreuses années des études plus particulièrement axées sur les interactions entre un arc électrique et ses électrodes.

 


Etudes de fonds menées depuis plusieurs années :

  • Etude expérimentale du contact fermé: estimation des zones de passage du courant.

  • Modélisation «multi-physique» d'un contact (couplage électrique, thermique, électrique): application à l'échauffement d'un contact et aussi au soudage par résistance.

  • Etude des interactions arcs-électrodes:

o Observation de la structure et du comportement des pieds d'arc sur les électrodes, mobilité de l'arc électrique sur les électrodes.

o Etude des facteurs qui influent sur l'érosion des électrodes (matériaux, intensité du courant, gaz plasmagène, géométrie du système...)

o Estimation du bilan de puissance aux électrodes

o Modélisation des phénomènes d'échauffement de l'électrode sous l'action de l'arc (codes LGEP)

o Modélisation de la zone cathodique d'un arc électrique (émission électronique, influence des ions incidents sur l'émission) (codes LGEP)

o Approche «multi-échelle» des interactions arc-cathode (collaboration avec l'ICB)


Actions récentes et/ou en cours :

  • Etude de la coupure de fortes intensités sous des tensions continues de 36/42 Vdc (application à l'automobile du futur)

  • Modélisation du soudage par résistance (sous ANSYS)

  • Mesure de la température atteinte en surface d'une électrode soumise à un arc électrique

  • Etude des départs de feu et de sa propagation dans des circuits imprimés (collaboration avec le Département Energie de SUPELEC)

  • Etude de la transition décharge luminescente/arc électrique (collaboration avec le Département Energie de SUPELEC)


Les moyens




Quelques images concernant les études en cours :



Observation de la transition entre une décharge luminescente et un arc électrique


transition entre une décharge luminescente et un arc électrique image (0transition entre une décharge luminescente et un arc électrique image (1transition entre une décharge luminescente et un arc électrique image (2transition entre une décharge luminescente et un arc électrique image (3



Mesure de l'échauffement d'un circuit imprimé et photographie de la plaque après le départ de feu



Mesure de l’échauffement d’un circuit impriméphotographie de la plaque après le départ de feu




Image 2D et profil de température mesurée sur la surface d'une électrode en cuivre


Image 2D de la surface d’une électrode en cuivreProfil de température mesurée sur la surface d’une électrode en cuivre