Development of a thermal radiation calorimeter : applied to measurement of losses in Electrical component

Développement d'un dispositif de calorimétrie par rayonnement thermique : application à la mesure des pertes dans les composants électriques

Elysée Obame Ndong (1)

1 G2ELab - Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble

We have designed and developed a new calorimeter intended to characterize the power losses in electrical components. In the new calorimeter, the heat exchange between the component and the measuring cell is by thermal radiation. This device overcomes the geometric shape of the component. The calorimeter operates in a temperature range from 200 to 400K. It allows to retrieve the losses according to a controlled environment insulated. Electrical components can be powered by voltages below 3kV arbitrary. This memory contains a technical description of the device. It develops an analytical model representing the heat transfer in the calorimeter. The analysis results obtained on components whose losses are known is finally given. This showed that the accuracy of measurement was less than 5% for a range of dissipated power from mW to Watt.

Nous avons imaginé et conçu un nouveau dispositif calorimétrique, destiné à caractériser les pertes de puissance dans les composants électriques. Dans ce nouveau calorimètre, l'échange de chaleur entre le composant et la cellule de mesure s'effectue par rayonnement thermique. Ce dispositif permet de s'affranchir de la forme géométrique du composant. Le calorimètre fonctionne dans une gamme de température allant de 200 à 400K. Il permet ainsi de remonter aux pertes en fonction d'un environnement isotherme contrôlé. Le composant électrique peut être alimenté par une tension arbitraire inférieure à 3kV. Ce mémoire contient une description technique du dispositif. On y développe un modèle analytique représentatif des échanges de chaleur dans le calorimètre. L'analyse des résultats obtenus sur des composants dont les pertes sont connues y est enfin donnée. Celle-ci a montré que la précision de mesure était inférieure à 5% pour une gamme de puissance dissipée allant du mW au Watt.

Mots clés: calorimeter; heat radiation; power loss; electrical component; thermal emissivity; view factor; analytical model of heat transfer.

Mots clés: calorimètre; rayonnement thermique; pertes de puissance; composant électrique; émissivité thermique; facteur de forme; modèle analytique d'échange de chaleur.

Domaines: Energie électrique; Physique mathématique [math-ph]

Elysée Obame Ndong. Développement d'un dispositif de calorimétrie par rayonnement thermique : application à la mesure des pertes dans les composants électriques. Energie électrique. Université de Grenoble, 2010. Français. ⟨NNT : 2010GRENOBLE5080⟩. ⟨tel-00523756⟩