Effet du rapport cyclique et de la fréquence

de ce paramètre sur les TADP. Pour cela, nous l’avons fait varier en agissant sur la commande réalisée par le GBF. Trois rapports cycliques ont été comparés : 𝛼 = 10%, 𝛼 = 50%, 𝛼 = 90%.

La variation de ce paramètre, à fréquence de découpage constante, conduit à la variation, sur une période de temps (_𝑓¹

𝑑), de la durée d’exposition de l’échantillon aux impulsions de tension, qu’on notera Tc (avec 𝑇_𝑐 = 𝛼 × ¹

𝑓_𝑑). Par conséquent, la durée de non-conduction (¹

𝑓_𝑑− 𝑇_𝑐) sur cette période variera également avec le rapport cyclique. Il faut noter cependant que la durée d’exposition aux surtensions transitoires n’est pas dépendante du rapport cyclique. Par ailleurs, pour un rapport cyclique constant, le nombre de ces surtensions transitoires est proportionnel à la fréquence de découpage.

Sur la figure IV.16 sont représentées les formes d’ondes de la tension d’alimentation pour deux rapports cycliques différents et deux fréquences de découpage. On peut observer que ces deux paramètres n’ont pas d’influence significative sur la forme d’onde de la tension, et plus particulièrement sur son front montant.

Figure IV.16 : Effet de la fréquence de découpage et du rapport cyclique sur la forme d’onde de tension

Pour chaque rapport cyclique, 10 mesures de TADP ont été réalisées selon le protocole présenté précédemment, les autres paramètres d’alimentation (temps de montée, fréquence, amplitude de surtension) étant inchangés pendant ce test.

La figure IV.17 représente l’évolution de la TADP (courbe rouge) en fonction du rapport cyclique, pour une fréquence de 100Hz. Pour chaque point de TADP, le niveau de tension d’alimentation DC, noté Vplateau, est également donnée par la courbe bleue qui suit la même tendance que la courbe rouge (le ratio 𝑉_𝑚𝑎𝑥/𝑉_{𝑝𝑙𝑎𝑡𝑒𝑎𝑢} ≈ 1.26 étant constant).

Ces deux courbes montrent que le rapport cyclique a un impact sur l’activité de DP. En effet, la TADP augmente d’un peu plus de 100 V lorsque le rapport cyclique augmente de 10% à 90%.

On pourrait penser que l’apparition des DP dépend du temps d’exposition à l’impulsion de tension (surtension comprise). Or, l’évolution observée ne va pas dans ce sens. De plus, la durée de la surtension n’est pas influencée par le rapport cyclique (figure IV.16). Il apparaît alors légitime de s’interroger sur la croissance de 100 V de la TADP. Correspond-elle réellement à une évolution ou bien à une dispersion de mesures ?

Nous avons alors effectué un changement continu du rapport cyclique en observant à l’oscilloscope l’évolution de l’apparition de DP. Nous avons commencé l’expérience avec un rapport cyclique de 90% et une tension d’alimentation légèrement en dessous de la TADP correspondant à ce rapport cyclique : dans ces conditions aucune DP n’apparaît. Nous avons ensuite fait décroître continument le rapport cyclique tout en gardant la tension d’alimentation constante. Nous avons alors pu observer une activité de DP croissante. Ceci va dans le même sens que les résultats de la figure IV.17 quant à la dépendance de la TADP vis-à-vis du rapport cyclique.

Nous avons également effectué une comparaison entre deux points de fonctionnements en agissant à la fois sur le rapport cyclique et sur la fréquence de découpage afin d’obtenir quasiment la même durée d’exposition à la tension sur une période.

Les figures IV.18 et IV.19 représentent les enregistrements de tension correspondant à ces deux points de fonctionnement :

- dans le premier cas (figure IV.18), un rapport cyclique de 10% est appliqué pour une fréquence de 𝑓_𝑑 = 100 𝐻𝑧, la durée totale de l’impulsion de tension (à +VDC) est de 𝑇_𝑐 = 1,02 𝑚𝑠.

- dans le second cas (figure IV.19), le rapport cyclique est de 96% et la fréquence a été augmentée à 𝑓_𝑑 = 1 𝑘𝐻𝑧, la durée de l’impulsion de tension résultante est de 𝑇_𝑐 = 0,96 𝑚𝑠.

Figure IV.17 : Influence du rapport cyclique sur les TADP (fd=100Hz)

Figure IV.18 : Enregistrement à l’oscilloscope : signal de tension (fd=100 Hz, a=10%, base de temps : 5ms/div)

Figure IV.19 : Enregistrement à l’oscilloscope : signal de tension (fd=1 kHz, a=96%, base de temps : 200µs/div)

Les courbes de la figure IV.20 montrent les TADP obtenues pour les deux points de fonctionnements (entourés dans la figue IV.20). On voit que le point (1 kHz - 96%) présente une TADP de près de 100V supérieure à celle du point (100 Hz - 10%). Par ailleurs, on peut également constater que la fréquence a une influence moins marquée sur les TADP. En effet,

pour les trois rapports cycliques considérés, la TADP à 𝑓_𝑑 = 1 𝑘𝐻𝑧 (courbe noire), présente peu de différences avec celle à 𝑓_𝑑 = 100 𝐻𝑧 (courbe rouge). Par conséquent, cela montre que la durée totale de l’exposition à la tension (et également aux surtensions transitoires) a peu d’influence sur les TADP. Autrement dit, l’influence du taux de répétition des impulsions de tension ne semble pas être du premier ordre vis-à-vis des TADP.

Les courbes de la figure IV.21 présentent, pour les deux fréquences en question, l’évolution de la TADP en fonction de la durée entre deux impulsions de tension successives. Elles montrent que plus cette durée est élevée par rapport à la durée de conduction (Tc) et plus la TADP baisse.

Une explication de ce résultat proviendrait du mécanisme de transfert de charges sur la surface de l’isolant. En effet, ce déplacement de charges engendré par l’application de la tension crée un champ électrique en opposition au champ électrique appliqué. Le champ électrique total dans l’intervalle gazeux se retrouve alors réduit. Lors de l’annulation de la tension, c’est-à-dire pendant la durée de non conduction (_𝑓¹

𝑑− 𝑇_𝑐), ces charges sont redistribuée. On peut alors considérer que quand cette durée est faible devant le temps d’exposition à la tension (Tc), seule une fraction de cette charge nette s’évacue.

Figure IV.20 : Influence de la fréquence de découpage et du rapport cyclique sur la TADP

10%, 100Hz

Figure IV.21 : Évolution de la TADP en fonction du temps de non-conduction sur une période de découpage