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Décharges Sparks dans les liquides diélectriques : caractérisation et application à la synthèse de nanoparticulesMerciris, Thomas 07 1900 (has links)
Ce projet de recherche s’inscrit dans le parcours international de la maitrise de Physique (option
plasma) de l’Université de Montréal en collaboration avec l’Université Paul Sabatier de Toulouse
(France). Il concerne la caractérisation des décharges électriques (Sparks) dans les liquides
diélectriques et ses applications dans la synthèse de nanoparticules. L’objectif est d’amélioré la
connaissance des conditions de formation des nanoparticules. Cela implique de caractériser
l’ensemble du système expérimental et de développer sa métrologie d’une part, et d’autre part
d’obtenir l’évolution des paramètres plasma lors de la synthèse.
Dans un premier temps, sur le site du LAPLACE (UMR5213), Toulouse, il a fallu développer une
alimentation électrique impulsionnelle destinée à réaliser des décharges dans les liquides. En se
basant sur un dispositif existant qui fût amélioré, le fonctionnement a été caractérisé du point
de vue électrique (courant - tension). L’application à la synthèse de nanoparticules a été ensuite
abordée pour différentes conditions expérimentales, en considérant l’aspect énergétique (bilan
d’énergie, caractéristiques de la décharge…).
Les travaux se sont poursuivis à l’Université de Montréal, où un circuit électrique équivalent du
système expérimental est réalisé afin de visualiser l’évolution temporelle des paramètres
plasma (température et densité électronique) en fonction des paramètres électriques choisis.
Aussi, la synthèse de nanoparticules de Co et Ni par la décharge a été évaluée et les
nanoparticules formées sont caractérisées à l’aide du microscope électronique à Transmission
de Polytechnique Montréal. / This research project is part of the international master's program in Physics (plasma option)
between Université de Montréal and Université Paul Sabatier - Toulouse (France). It concerns
the synthesis of nanoparticles by pulsed electrical discharges in liquids. The objective is to
develop the synthesis process while improving the knowledge of the formation conditions of
nanoparticles. This involves characterizing the entire experimental system and developing its
metrology on the one hand, and on the other hand obtaining the evolution of plasma
parameters during synthesis.
Initially, at the LAPLACE lab (UMR5213), Toulouse, it was necessary to develop a pulsed
electrical supply to produce discharges in liquids. Based on an existing device that, after being
improved, the discharge process is characterized from the electrical point of view (current,
voltage). The application of the device in the synthesis of nanoparticles was tested under
different experimental conditions, considering the energy aspect (energy balance,
characteristics of the discharge, etc.).
The second part was conducted at Université de Montréal, where the synthesized nanoparticles
are characterized using the transmission electron microscope of Polytechnique Montreal. Also,
the electrical circuit equivalent to the experimental system was determined to visualize the time
evolution of the plasma parameters (Temperature and Electron Density) based on the electrical
characteristics.
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Recherche de matériaux isolants pour la conception d'une nouvelle génération de connecteurs électriques haute tension : influence de la pollution sur les phénomènes de décharges partielles du contournement et de claquage / Research of insulating materials intended to the conception of a new generation of high voltage electrical coonectors : influence of pollution on partial discharges and flashover and breakdown phenomenaDouar, Adnane 15 December 2014 (has links)
Dans le présent travail, nous abordons une problématique essentielle liée aux accessoires des lignes électriques et plus particulièrement au connecteur à perforation d’isolant (TTDC 45501 FA), commercialisé par la société Sicame située à Arnac-Pompadour (Corrèze). Ce produit permet d’effectuer des dérivations de courant en moyenne tension gainé HTA entre 15 et 25kV. Cependant, il devient nécessaire de concevoir une nouvelle génération de connecteurs capable de fonctionner à une tension de 52 kV en raison de la constante augmentation des besoins en électricité. En réalité, le principal souci concernant ces produits réside dans l’apparition de décharges partielles dans le volume constitué par la matière isolante (polyamide 6 chargée à 50% en poids de fibres de verre). Ces décharges engendrent un vieillissement prématuré du produit sous l’action conjuguée d’une atmosphère corrosive (brouillard salin) et d’un champ électrique. Ainsi, l’objectif de la présente thèse est de faire, dans un premier temps, un choix approprié de matériaux isolants parmi des polymères thermoplastiques, thermodurcissables époxydes ou élastomères en EPDM, capables de résister à plusieurs contraintes : thermique, électrique, mécanique, chimique et climatique. La partie expérimentale concerne, tout d’abord, la mesure de la tension de contournement, de l’activité des décharges partielles se propageant à la surface des matériaux isolants et de la tension de claquage, en tension alternative (A.C.). Pour cela, des échantillons polymères qui comportent des surfaces planes ou des surfaces pourvues de protubérances ont été moulés en vue de comparer leur comportement diélectrique en présence d’atmosphères polluées de type brouillard salin; ces mesures sont nécessaires pour effectuer un choix approprié du matériau à intégrer dans le connecteur. Par la suite, l’étude et la caractérisation optique et électrique de décharges glissantes, se propageant en surface de divers matériaux polymères, en tension impulsionnelle (L.I.) pour les deux polarités (positive et négative) et pour deux types de champ électrique (normal et tangentiel) sont présentées pour le cas d’une interface solide/air. La mesure de la longueur finale des décharges glissantes et la visualisation de l’onde de courant sont les deux paramètres principaux pour différencier les caractéristiques des matériaux utilisés. L’ensemble des résultats de mesures a permis de sélectionner les résines époxydes cyclo-aliphatiques (CEP) comme candidates potentielles pour la conception d’une nouvelle génération de connecteurs. De plus, la simulation du champ électrique, à l’aide du logiciel Flux 2D/3D, sur le connecteur électrique (TTDC 45501FA) a permis d’aboutir à la proposition d’un prototype de connecteur présentant une nouvelle géométrie et pouvant fonctionner à 52kV. / In the present study, we deal with an essential problem related to electrical lines accessories and more particularly to piercing connectors (TTDC 45501FA) commercialized by a private company named Sicame and which is located in Arnac-Pompadour (Corrèze, France). This product/accessory is designed to provide power diversions on medium voltage live lines HVA operating between 15 and 25kV. However, it becomes required to design a new generation of piercing connectors able to operate on 52kV live lines because of the electrical power demands that are steadily increasing. Actually, the main concerns about these products are the occurrence of partial discharges within the insulating material volume (polyamide 6 containing 50%wt of glass fibers). Most of the time, these discharges induce an early ageing process of the accessory under the combined effects of a corrosive environment (as salt fog) and an electric field threshold. Thus, the main objective of the present Ph.D. thesis is to carry out an appropriate choice of insulating materials among several tested polymers such as thermoplastics and thermosetting epoxy resins and EPDM elastomers that are capable of withstanding several constraints: thermal and electrical and mechanical and chemical conditions. The experimental section is focusing on the measurements of flashover voltage and partial discharges activity propagating on polymeric surfaces and breakdown voltage within material bulks under A.C voltage. That is why polymeric samples with plane surfaces and textured surfaces are molded to compare their resistance to partial discharges when being subjected to polluted environments such as salt fog; these measurements are necessary to choose the suitable materials for the required application to be integrated in the new generation of connectors. Then, the optical and electrical characterization results of creeping discharges propagating on several polymeric surfaces under lightning impulse (L.I.) voltage with its both polarities (positive and negative) and for two kinds of applied electric field (normal and tangential) are presented in the case of solid/air interfaces. Final length measurements of creepage discharges are the main parameter for distinguishing material properties. The whole obtained results (under AC and LI voltages) allow us to point out the cycloaliphatic epoxy resins as potential candidates to the conception of a new generation of piercing connectors. In addition, the electric field simulation and modelling of the TTDC 45501FA connector by using the Flux 2D/3D software seems to be helpful to design a connector prototype which exhibits a new geometry and is able to reach a voltage level that equals 52kV.
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