Etude des forces a l'origine du deplacement d'un arc electrique dans un disjoncteur basse tension
Le Disjoncteur Basse Tension (DBT) est un appareil classique de la distribution electrique depuis plus de cinquante ans. Mais aujourd'hui, avec l'arrivee de produits bas cout fabriques dans les pays emergents, les industriels sont soumis a une forte pression pour developper de nouveaux systemes moins encombrants, utilisant d'autres materiaux, ou incorporant davantage de fonctionnalites. Cette recherche est tres compliquee dans la mesure ou le DBT est un systeme hautement multi physique (mecanique, thermique, physique des materiaux, physique des plasmas, De fait, le developpement de nouveaux produits passe par un processus empirique long et couteux. Cet effort pourrait etre reduit par l'utilisation de modeles predictifs permettant d'arriver plus vite a un systeme fonctionnel. De nos jours, avec l'augmentation des moyens de resolution numerique, de plus en plus de travaux portent sur la description multi physique en 3D du DBT et notamment sur la chambre de coupure ou l'arc electrique est amorce, se deplace et doit etre eteint, l'objet de notre etude. Le travail de cette these se divise en deux axes complementaires le developpement d'un modele fluide 3D en methode des volumes finis simulant l'arc electrique et son deplacement dans la chambre de coupure; ainsi que la mise en place d'un dispositif experimental permettant d'analyser le phenomene physique en oeuvre. Pour ces deux points la problematique est abordee dans une configuration simplifiee de DBT ou l'arc se deplace entre deux rails paralleles dans une chambre parallelepipedique. Base sur le savoir faire du groupe AEPPT, un modele numerique est etabli pour simuler le plasma thermique. Les particularites de ce modele, du fait de l'application, sont la necessite d'une resolution precise du champ magnetique en utilisant le calcul de Biot Savart pour les conditions limites ainsi que l'utilisation de methodes permettant le deplacement et la commutation de l'arc. La validation de ce modele se fera a geometrie similaire par confrontation avec l'experience. En s'inspirant de precedents travaux nous avons realise une maquette experimentale composee d'un reacteur faisant office de chambre de coupure et d'un mecanisme permettant l'amorcage de l'arc dans le reacteur par ouverture rotative du contact a vitesse controlee. D'autres parametres modifiables sont la taille du reacteur ainsi que les materiaux qui le constituent. Les diagnostiques disponibles en plus de la mesure de courant et de tension sont l'imagerie rapide et la mesure de pression en differents points de la chambre de coupure. Notre experience est utile pour la realisation d'etudes parametriques en decouplant facilement les parametres. En outre, par la mise en evidence des phenomenes preponderants, notre maquette aide a la mise en place du modele en plus de permettre sa validation experimentale. Cette these est donc une etape cruciale vers la mise en place d'un modele predictif.