Presentation Master GT2E
-
Upload
khaled-almaksour -
Category
Documents
-
view
53 -
download
0
Transcript of Presentation Master GT2E
Titre
Etude théorique des efforts électrodynamiques lors du fonctionnement
des fusibles
Khaled Almaksour
Stage de Master 2 GT2E
Laboratoire Arc Electrique et Plasmas Thermiques (LAEPT) / Mersen
Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
Encadrants:
William BUSSIERE (LAEPT / Clermont-Ferrand)
Jean-louis GELET (Mersen / Saint-Bonnet-de-Mure)
Edith CLAVEL (G2Elab / Grenoble)
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
Plan • Introduction
• InCa3D
• Simulation et résultat indépendant du temps
• Effet éventuel de la force de Laplace
• Couplage InCa3D / modèle thermique de LAEPT
• Simulation et résultat en fonction du temps
• Conclusion et perspectives
2
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
Contexte
3
Principe de fonctionnement du fusible
Régime de pré-arc
Régime d’arc
Solide Liquide gaz t
T
Solide
Liquide
gaz
Pré-arc arc
TL
TV Pré-arc arc
I
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
Problématique
4
Modélisation du régime de pré-arc
Modèle électrothermique du LAEPT (basé sur l’effet Joule)
Résultat obtenu :
Objectif
Rechercher les causes de cet écart en étudiant le rôle éventuel de la
force électrodynamique
texp < tcal
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
InCa3D
Eléments calculés
Densité de courant
Densité de champ magnétique
Densité de la force de Laplace
Méthode PEEC (Partial Elément Equivalent Circuit)
Représenter un conducteur sous la forme d'une matrice d'impédance
5
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
Etude Analytique théorique
6
Force de Laplace est une force de compression
Force de Laplace est maximale dans les bords et diminue
en approchant au centre
1 2
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
Simulations et résultats
InCa3D (I=1000A)
7
Force de Laplace dans est une force de compression
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
8
Force de Laplace est maximale aux bords et aux angles et
diminue en approchant au centre
Simulations et résultats
InCa3D (I=1000A)
1
2 3
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
Simulations et résultats
InCa3D
9 F= f(y)
Force de Laplace maximale dans les angles
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
Effet éventuel
10
F
F
Valeur maximale de la force dans les angles
Possibilité de casser le métal avant la vaporisation
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
InCa3D
11
Inconvénients
InCa3D ne prend pas en compte l’aspect thermique (température constante
quelque soit le courant)
régime de préarc => température est variable =>
résistivité est variable => densité de courant est variable =>
force de Laplace est variable
Or InCa3d n’est pas prévu pour donner une variation temporelle de la Force de
Laplace
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
Modèle thermique
12
Eléments calculés
Temps de pré-arc tprearc
Évolution temporelle de la température T = f(t)
Évolution temporelle de la résistivité électrique ρ = f(t)
Évolution temporelle de la densité du courant J = f(t)
Méthode des éléments finis est utilisée pour le calcul
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
Couplage des deux outils :
InCa3D / modèle thermique
13 InCa3D Modèle thermique
Pour prendre l’aspect thermique en compte et trouver une
évolution temporelle de la force, il faut:
Modèle thermique : obtenir des valeurs de la résistivité
InCa3D : intégrer les valeurs de la résistivité et calculer la force de Laplace
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
Comparaison (I=1000A)
14
1
66
1.3
0.50.105
Densité de courant obtenue par les deux outils
InCa3D
Modèle thermique
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
15
x
y
0
E%=5.3% E%=10.1%
Comparaison (I=1000A) Ecart relative est inférieur de 15%
1) J = f(x) 2) J = f(y)
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
Evolution temporelle
16
On obtient une évolution temporelle en utilisant
l’ensemble de deux outils : InCa3D et le modèle thermique
I= f(t)
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
Evolution temporelle
17
(1) ρ = f(t)
(2) J = f(t)
(3) F = f(t)
(4) F = f(t)
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
Conclusion
18
Force de Laplace dans le fusible est une force de compression
non négligeable (de l’ordre de )
Force de Laplace maximale correspond à la fin de l’état solide
et le début de l’état liquide du métal
310 /10 mN
Titre Khaled ALMAKSOUR 25 août 2010
Perspectives
19
Vérifier expérimentalement l’effet de la force de Laplace
Décrire d’une manière formulaire la déformation du métal en
fonction de temps
Trouver un modèle complet du régime de préarc qui prendre en
compte les deux aspects : thermique et électrodynamique