Protocole d’essai des campagnes statiques

Chapitre II. Dispositif Expérimental

bob du circuit

bob à l’aide

arc s’effectue en soustrayant à la valeur

amont, mesurée par une sonde Tektronix, la tension

aval, obtenue à l’aide d’un pont

cuve) le sont à l’aide de shunts. En outre, la mesure de

arc est doublée par une mesure

BT, située en aval du retour de terre,

arc correspond à l’intensité du courant traversant l’électrode inférieure

cuve est l’intensité des fuites de courant au niveau des parois de l’enceinte. De fait,

trig, qui est la

cuve n’étant pas encore assurées, nous n’avons eu

Figure II-6 : Schéma électrique des campagnes d’essais statiques avec AMF.

Figure II-7 : Exemple de signaux de tension et d ’intensité au cours des essais statiques avec AMF.

Figure II-8 : Dégâts sur la bobine de Helmholtz après deux impulsions de courant à ~15kA.

Protocole d’essai des campagnes statiques

Chapitre II. Dispositif Expérimental

II.5. Protocole d’essai des campagnes statiques

II.5.1. Circuit d’essai

Lors des campagnes d’essais statiques avec AMF, la maquette d’ampoule à vide est insérée

dans un montage électrique semblable à celui présenté sur la Figure II-6. La maquette et la

bobine de Helmholtz sont alimentées par deux alternateurs auxquels elles sont connectées par

des circuits électriques indépendants. Le réglage de la tension appliquée dans les deux circuits

est assuré à l’aide de modifications des circuits en amont des transformateurs. Le circuit

alimentant l’arc sera appelé circuit primaire, tandis que celui alimentant la bobine sera appelé

circuit secondaire. Différentes mesures de tension et de courant sont effectuées. Les plus

importantes sont indiquées sur la Figure II-6

. La mesure de la tension U

secondaire est effectuée à l’aide d’un diviseur de tension et la mesure du courant I

d’un shunt de courant. La mesure de la tension d’arc U

de U

U

diviseur de tension. Les différentes intensités de courant mesurées sur le circuit primaire (I

I

I

I

réalisée à l’aide de bobines de Rogowski. La mesure de I

nous permet de mesurer l’intensité du courant réellement injectée dans le circuit et traversant

l’électrode supérieure. I

tandis que I

les différentes intensités de courant respectent la relation : 𝐼

= 𝐼

+ 𝐼

. U

tension du dispositif d’amorçage, est mesurée à l’aide d’une sonde Tektronix. Cette mesure

permet de s’assurer du bon fonctionnement du générateur ainsi que du bon positionnement

temporel de l’impulsion de tension. Elle renseigne aussi sur la présence ou l’absence de

l’étincelle d’amorçage.

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Une première campagne d’essais, qui avait pour but de tester l’efficacité du dispositif

d’amorçage, a en outre été réalisée sans alimentation de la bobine de Helmholtz. Au cours de

cette campagne, les mesures de I

I

aucune information sur l’importance des fuites de courant.

II.5.2. Déroulement des essais

Le protocole développé en collaboration avec le CERDA pour réaliser nos campagnes

d’essais statiques avec AMF s’appuie sur un fonctionnement des alternateurs en mode

désynchronisé.

Avant un essai, aussi appelé un « tir », les disjoncteurs auxiliaires des deux circuits sont

fermés tandis que les interrupteurs des deux alternateurs sont en position ouverte. Le tir

commence par la fermeture de l’interrupteur du circuit primaire, ce qui permet, comme le

montre la courbe bleu sur la Figure II-7, l’application d’une différence de potentiel entre les

contacts qui reste cependant insuffisante pour amorcer l’arc. Ensuite, l’interrupteur du circuit

secondaire est abaissé, ce qui provoque l’alimentation des bobines. Comme le montre la

courbe verte, l’onde de courant injectée dans les bobines est relativement longue (14ms) de

manière à s’assurer de l’existence d’un AMF suffisamment intense pendant toute la durée de

l’arc. L’arc est ensuite amorcé au moment du pic de tension entre les contacts, ce qui permet

de générer une onde de courant d’une durée d’environ 10ms. Le sens du courant d’arc est

réglé de telle manière que la cathode soit en position inférieure. Le déphasage entre les pics de

courant des deux circuits est d’environ 3,4ms de manière à assurer un déphasage nul entre le

pic du courant d’arc et le pic d’intensité de l’AMF en bordure de l’espace inter-électrodes

(cf. Figure II-7) et de s’approcher ainsi des conditions dans un disjoncteur réel. Dans ces

derniers, l’AMF induit par les contacts présente en effet un déphasage faible au bord de

l’espace inter-électrodes et maximum au centre. Enfin les interruptions de courant dans les

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circuits primaire et secondaire sont successivement assurées par l’ouverture des deux

disjoncteurs auxiliaires.

Dans tous les essais, une caméra rapide Fastcam SA5 était pointée vers l’électrode inférieure.

Lors des essais réalisés avec un AMF, nous avons par ailleurs utilisé une deuxième caméra

(SA5 ou Olympus) dirigée vers l’électrode supérieure. Ces deux caméras ont été déclenchées

de manière synchronisée avec l’amorçage de l’arc.

II.5.3. Problèmes rencontrés

Du fait du grand nombre d’éléments originaux mis en œuvre dans ce protocole d’essai, les

différentes campagnes d’essais ont été l’objet d’un grand nombre de dysfonctionnements.

Parmi ceux-ci, deux dysfonctionnements majeurs ont été particulièrement limitants quant au

nombre de tirs effectivement réalisés :

 Du fait de la faible tension de l’impulsion générée par le dispositif d’amorçage, nous

avons été contraints de positionner l’électrode auxiliaire à une distance très réduite de

la cathode (~50µm). En pratique, il s’est avéré difficile de maîtriser précisément le

positionnement de l’électrode auxiliaire, cette dernière pouvant facilement, du fait par

exemple d’une vibration de la maquette, soit s’éloigner au-delà de la distance

maximale de claquage, soit entrer en contact avec la cathode, empêchant dans les

deux cas la génération de l’étincelle d’amorçage. En outre, la puissance relativement

réduite de l’étincelle a rendu parfois difficile l’amorçage de l’arc. Pour remédier à ce

problème, il est envisagé à l’avenir de s’équiper d’un nouveau générateur d’impulsion