Modélisation de la décharge positive dans les grands intervalles d'air - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1996

Modeling of positive discharge in long air gaps

Modélisation de la décharge positive dans les grands intervalles d'air

Résumé

This work presents an autonomous discharge model allowing to predict the dielectric strength of air gaps submitted to a given voltage shape (pure or oscillating). This model is based on an equivalent electrical network, the parameters of which varying with time according to the channel characteristics and the discharge geometry. The leader propagation is based on a criteria linked to the calculation of the field on its tip and where the random path of the discharge is taken into account. The model allows to determine the currents evolution (leader and arc), the corresponding charge, the potential gradient in the channel, a plausible trajectory of the discharge, its instantaneous velocity, the temporal evolution of its thermal channel, the power and energy injected in the gap, breakdown voltage or time to breakdown. Moreover, for a given configuration, this model constitutes a tool for the determination of the U50 voltage (voltage at 50 % breakdown). It also allows simulating the image converter working frame or streak mode. The results issued of the elaborated model are in good agreement with those obtained experimentally. On the basis of great similarities laboratory sparks - atmospheric discharges, a positive lightning model has been elaborated. The electromagnetic environment associated to the leader has been also characterized. The results obtained by the model are also conform to those measured during natural lightning.
Ce travail présente un modèle de décharge autonome permettant de prédire le comportement d'un intervalle d'air soumis à une tension donnée (bi exponentielle pure ou oscillante). Ce modèle est basé sur un schéma électrique équivalent, ses paramètres variant avec le temps en fonction des caractéristiques du canal et de la géométrie de la décharge. La propagation du leader est basée sur un critère lié au calcul du champ à sa tête et où le caractère aléatoire du trajet de la décharge est pris en compte. Le modèle permet de déterminer l'évolution des courants (leader et arc en retour), la charge correspondante, le gradient de potentiel dans le canal, une trajectoire plausible de la décharge, sa vitesse instantanée, l'évolution temporelle de son canal thermique, la puissance et l'énergie injectée dans l'intervalle, l'instant et la tension d'amorçage. Aussi, pour une configuration donnée, ce modèle constitue un outil pour la détermination de la tension Us, (tension à 50 % d'amorçage). Ji permet également de simuler le convertisseur d'image en mode balayage ou image par image. Les résultats issus du modèle élaboré sont en bon accord avec ceux obtenus expérimentalement. Sur la base de la grande similarité, grande étincelle - décharge atmosphérique, un modèle de foudre positif a été élaboré. Les caractéristiques obtenues à partir du modèle sont aussi conformes à ces mesures effectuées lors des décharges naturelles. L'environnement électromagnétique associé au précurseur de foudre a été ensuite caractérisé. Les caractéristiques obtenues à partir du modèle sont aussi conformes aux mesures effectuées lors des décharges naturelles.
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Dates et versions

tel-00143944 , version 1 (28-04-2007)
tel-00143944 , version 2 (02-05-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00143944 , version 1

Citer

Issouf Fofana. Modélisation de la décharge positive dans les grands intervalles d'air. Energie électrique. Ecole Centrale de Lyon, 1996. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00143944v1⟩

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