The purpose of this study was to compare the effect of drycleaning on selected fusible interfacings applied to wool fabric. Six fusible interfacing were applied, following manufacturer’s directions, to a randomly selected suit-weight 100 percent wool flannel. A nine-member panel of high school home economics teachers evaluated the samples for evenness of the adhesive bond before drycleaning and following 3,6,9, and 12 drycleanings. Samples were rated using a five-point value scale, with five being the tope rating.Mean ratings were obtained for each fusible at each of the five levels of drycleaning. After 12 drycleanings, two samples, a fusible hair canvas by Staple Sewing Aids and Suit-Shape by Stacy Fabrics Corporation, received above average (3.000 or better) ratings (4.556 and 3.333, respectively). Mean ratings of the other fusibles are as follows: Sof-Shape by Pellon Corporation, 1.889; Pel-Aire by Pellon, 2.666; Easy-Shaper by Stacy, 1.333; Jiffy-Fuse by Staple, 2.333.The significance of the analysis of variance was calculated using the Duncan Multiple Range Test. Differences in means for the fusible hair canvas, Suit-Shape and Jiffy-Fuse were not found to be significant (p<.05). Significant difference in mean ratings did occur for the other three samples.

Les contreventements concentriques sont couramment employés pour reprendre des charges latérales telles que des tremblements de terre. La conception parasismique présentée au chapitre 27 de la norme d'acier CSA S16-01 et CSA S16-09, basée sur le design par capacité, impose des exigences particulières pour les éléments qui dissipent l'énergie sismique ainsi que pour les éléments de transmission des charges sismiques. L'article 27.5.4.2 stipule que la résistance à la rupture en aire nette à la connexion de la membrure de dissipation d'énergie doit être supérieure à la résistance probable de la même membrure en traction. Cet article se veut comme une garantie que les membrures de dissipation d'énergie pourront effectuer pleinement leur travail et permettre d'éviter une rupture fragile prématurée dans la chaîne de transmission des efforts. Par contre, les exigences de cet article posent des problèmes pratiques aux concepteurs. Par exemple, si la membrure de contreventement est boulonnée, la résistance de la connexion n'est presque jamais adéquate sans renforcement car la section qui est entaillée par le boulonnage doit être plus résistante que la section sans boulonnage. Dans bien des cas, cela revient à conclure que l'aire nette effective doit être supérieure à l'aire brute ce qui est physiquement impossible pour une membrure à section constante. Dans les systèmes en traction/compression, c'est bien souvent la résistance anticipée en compression qui gouverne le dimensionnement du cadre contreventé. La résistance en traction, bien que supérieure à la résistance en compression, n'apporte rien de plus au dimensionnement du cadre contreventé. Cependant, les connexions doivent donc être aptes à résister à la résistance probable en traction de la membrure alors que c'est la résistance anticipée en compression qui gouverne la conception du cadre contreventé face au chargement sismique. La rencontre du critère de résistance probable en traction peut s'avérer un exercice coûteux et complexe pour la connexion et les autres éléments de transmission, alors que la résistance de conception est significativement plus faible. Ce mémoire présente les travaux effectués dans le but de concevoir un système de fusibles employé sur des contreventements concentriques en traction/compression (en X) formés de cornières boulonnées. L'implantation des fusibles vise à rendre accessible l'emploi de connexions boulonnées non renforcées dans une conception parasismique. Les fusibles, constitués d'entailles à même la cornière, sont dimensionnés en fonction du plus faible critère de rupture à la connexion qui doit être la rupture en aire nette effective. Les fusibles doivent céder pour la même charge que ce que la connexion aurait supportée, mais de manière ductile et après plusieurs cycles de chargement. Ce mémoire comprend la présentation et l'analyse des essais effectués sur plusieurs fusibles. Deux séries d'essais ont été effectuées. La première série d'essais était effectuée sur des sections équipées de fusibles sollicitées en traction seulement. La seconde série d'essais était effectuée sur des cadres contreventés chargés cycliquement dont les membrures étaient équipées de fusibles. Un exemple de l'emploi d'un système équipé de fusibles est présenté à la fin accompagné d'une discussion sur le système face à une conception classique. Ces travaux ont permis de démontrer que des fusibles à même la cornière, dimensionnés en fonction de charges précises, soit la capacité de la connexion boulonnée, peuvent offrir une bonne ductilité tout en supportant plusieurs cycles. Plusieurs géométries de fusibles ont été testées, mais les fusibles étant plus similaires à leur section d'origine se sont mieux comportés. Les fusibles longs ont affiché une bonne ductilité alors que les fusibles courts ont affiché une bonne rigidité en compression. Les essais de référence sans fusible ont aussi permis de valider une alternative à la norme CSA S16-01 pour l'estimation de l'aire nette effective d'une connexion boulonnée. L'exemple de l'emploi d'un système équipé de fusibles a permis de comparer une telle conception avec une conception conventionnelle tout en faisant ressortir les avantages. Un cadre contrevent équipé de fusibles s'avère donc plus simple et moins coûteux qu'un même cadre sans fusible.

The purpose of this research was to compare preshrunk and nonshrunk fabrics when fused to suitable weight interfacings by examination of rigidity, bond strength, and dimensional stability. More specifically, varying fiber content and three types of nonwoven interfacing were used. Preshinking consisted of a warm wash and tumble dry Preshrunk and unshrunk fabrics were fused to each of the three interfacings using an industrial steam press. Selected performance properties were measured after 1, 5, and 10 laundering periods. The data were subjected to a randomized complete block design analysis of variance to determine the significance cf main effects and interactions among variables. The .05 level of significance was used. The four fabric types were different from each other. fabric had a significant effect on all of the dependent variables: rigidity, bond strength, and dimensional stability. The three types of interfacings, although different, were not as dramatically different as were the fabrics. The type of interfacing had a statistically significant effect on two of the dependent variables, flexural rigidity and bond strength, but, had no significant effect upon the dimensional stability. The preshrinkage of the fabric had an effect on the flexural rigidity and bond strength, but had no effect on dimensional stability when measured in the weft direction. Prewashed fabrics were found to be slightly more rigid and exhibited much weaker fabric-interface bonds than the control samples. Evidence from this research suggested that shirting fabric should not be preshrunk prior to garment construction. / M.S.

Ce travail traite de la détermination expérimentale des grandeurs électriques et physiques lors du mécanisme de coupure dans les fusibles en moyenne tension.<br />Les résultats sont présentés dans deux parties : la première traite de l'influence de la pression sur les grandeurs électriques et physiques caractérisant un arc dans une atmosphère sous pression, la seconde présente l'étude des mécanismes de création et d'extinction de l'arc.<br />L'étude relative à l'influence de la pression repose sur trois dispositifs de mesure des grandeurs électriques et spectroscopiques. Une méthode de détermination de la pression à partir des paramètres des profils des transitions Si II (2) est présentée, et appliquée à l'évaluation de la pression au sein du fusible en moyenne tension.<br />L'étude du fonctionnement du fusible en moyenne tension concerne trois points : la vitesse de "burn-back", l'influence des propriétés du sable de silice sur le mécanisme de coupure, et l'évolution de la température et de la densité électronique au sein du plasma d'arc pendant la coupure.<br />La vitesse de "burn-back" est déterminée par imagerie ultra-rapide. Une dissymétrie sensible entre les vitesses à la cathode et à l'anode apparaît dès le début du régime d'arc ; la masse volumique de compactage et la granulométrie du sable conditionnent l'efficacité des mécanismes de transfert de l'énergie depuis la colonne d'arc vers la périphérie. La diffusion du fluide dans les interstices joue un rôle prépondérant dans le mécanisme de coupure, et explique pourquoi les plus grandes granulométries étudiées impliquent les coupures les plus brèves ; les évolutions de la température et de la densité électronique montrent une dynamique de variation importante sur l'ensemble du phénomène. Les coefficients d'établissement et d'extinction des deux grandeurs sont dépendants des propriétés du sable.

Les progrès technologiques réalisés en matière d'interrupteurs semiconducteurs de puissance, ont conduit au début des années 80, à l'apparition du transistor bipolaire à grille isolée, plus couramment désigné sous l'abréviation IGBT. Etant donnés les niveaux de puissance que ces composants sont aujourd'hui aptes à commuter, une protection contre les défauts devient nécessaire. Un fusible rapide associé au composant permet d'éviter l'explosion du boîtier en cas de court-circuit, et ainsi de garantir la sécurité des personnes et des divers composants à proximité. Une étude du comportement de l'IGBT en régime de court-circuit a été entreprise afin d'évaluer une valeur caractéristique de l'explosion, et de dimensionner précisément le calibre du fusible. L'intégration d'un fusible dans un convertisseur à IGBT passe en premier lieu par l'étude des perturbations générées par le convertisseur sur le fusible. Ces perturbations, associées aux effets de proximité, se traduisent par une répartition déséquilibrée des courants entre des fusibles en parallèle ou même entre les éléments fusibles. Ainsi, nous nous sommes attachés à élaborer un modèle électrothermique du fusible permettant de calculer la répartition des courants et la température des éléments fusibles. Ce modèle permet de définir des abaques, en liaison avec un critère thermique de bon fonctionnement des fusibles. En second lieu, nous avons analysé les perturbations engendrées par le fusible sur le convertisseur. Celles-ci se traduisent principalement par l'introduction d'une inductance supplémentaire dans le circuit, laquelle pouvant être néfaste au fonctionnement du convertisseur. Nous avons proposé quelques règles de conception permettant de réduire l'inductance rajoutée.

Garment construction is based on converting a fashion fabric into a wearable structure. Interfacings are attached to the fashion fabric in enclosed seams to provide support and stiffness for the seam area. Interfacings affect how the fashion fabric can bend. Therefore, it is the purpose of this study to determine the effect fusible and nonfusible nonwoven interfacings have on three bending properties of a lightweight suiting fabric. These three properties are flexural rigidity, crease recovery, and seam head size. A lightweight suiting fabric, a nonwoven fusible interfacing, and a nonwoven nonfusible interfacing were selected for the study. The flexural rigidity and crease recovery were measured for the component pieces of fashion fabric, nonfusible interfacing, and fusible interfacing and for the fusible and nonfusible composites. The flexural rigidity and crease recovery for the composites were recorded for the composite bent with the interfacing side up and with the interfacing side down. Seam head size was measured for enclosed seams with no interfacing (control), fusible interfacing, and nonfusible interfacing. Cross-sections of the enclosed seams were photographed against a ruler with hundredths of an inch increments. The seam head size was read from each of the photographic slides. Seven null hypotheses were tested. The hypotheses pertained to bending resistance and crease recovery of composites and their components, interfacing side up and down when bending and creasing, and fusible and nonfusible composites; and to seam head sizes of composites of the three selected fabrics. It was found that it did not make a difference which interfacing type is used (fusible or nonfusible) with respect to crease recovery and seam head size. It did make a difference which interfacing type was used with respect to flexural rigidity. The fusible composite was 2. 47 times stiffer than the nonfusible, however. / Master of Science

In der vorliegenden Arbeit wurde das Unterbrechungs- und Langzeitverhalten von Schmelzleitern aus Silber mit Lot aus Zinn in Sicherungen für die Anwendung in Photovoltaik-Anlagen untersucht. Ziel war es, Sicherungen so zu gestalten, dass sie langzeitstabil betrieben werden können und bei unzulässigen Überströmen möglichst kurze Unterbrechungszeiten aufweisen. Hierfür wurden Schmelzleiter mit unterschiedlichen Geometrien untersucht, bei denen sich durch den Überstrom unterschiedliche Temperaturen und –verteilungen entlang des Lots einstellten. Die Geometrien der Schmelzleiter wurden so gewählt, dass entweder die Temperaturen oder die Temperaturverteilungen entlang des Lots vergleichbar waren. Bildete sich durch den Überstrom ein Temperaturgradient über dem Lot des Schmelzleiters, veränderte dies den Vorgang beim Unterbrechen von Überströmen maßgeblich. An modellhaften Schmelzleitern mit nur einer Engstelle wurden bei Belastung mit Überströmen die Temperaturen ermittelt, welche zum Unterbrechen des Schmelzleiters führen. Die sich am Lot des Schmelzleiters bildende Temperatur und -verteilung ist von der Geometrie des Schmelzleiters und der Stromstärke des Überstroms abhängig. Bei einer Belastung mit Überströmen beginnt der Schmelzleiterwerkstoff aus Silber ab der Grenztemperatur ϑGrenz = 218 °C in den Lotwerkstoff zu diffundieren. Das bedeutet, dass der Querschnitt des Schmelzleiters sich verringert, welcher direkt den Widerstand des Schmelzleiters in diesem Bereich veränderte (vgl. Kapitel 4.1). Der Widerstand wurde zeitsynchron zur Temperatur gemessen, um die Grenztemperatur zu ermitteln. Jedoch unterbrachen die Schmelzleiter den Überstrom bei der Grenztemperatur noch nicht zuverlässig. Schmelzleiter, bei denen sich jedoch eine Temperatur oberhalb der Liquidustemperatur des Zinns ϑLiq = 232 °C am Lot und ein Temperaturgradient Δϑ > 0 K über dem Lot einstellte, unterbrachen den Strom innerhalb der konventionellen Prüfdauer von tk = 2 h. Mit diesen Kriterien zur Temperatur und -verteilung am Lot konnten Typen von Schmelzleitern mit der FEM Berechnung ausgewählt werden, welche den Strom zuverlässig beim großen Prüfstrom If = 1,35 In unterbrachen. Außerdem konnten die Typen der Schmelzleiter so gewählt werden, dass sie den kleinen Prüfstrom Inf = 1,13 In mindestens für die konventionelle Prüfdauer tk zuverlässig übertrugen. Die Geschwindigkeit, in welcher sich der Querschnitt des Schmelzleiters vollständig im Zinnlot löste, war oberhalb der Liquidustemperatur des Zinns abhängig von der sich bildenden Temperaturverteilung über dem Lot (vgl. Kapitel 4.2). Bildete sich ein Temperaturgradient über dem Lot des Schmelzleiters, diffundierten die Silberatome vorwiegend an der wärmeren Seite in das Lot. Durch den Temperaturgradienten bildete sich innerhalb des Lots eine thermokapillare Konvektion aus, welche die im Zinn gelösten Silberatome von der warmen zur kalten Seite des Lots transportierte. An der kälteren Seite des Lots teilte sich die Schmelze aufgrund der kälteren Temperatur in die feste silberhaltige ε Phase und reines flüssiges Zinn auf. Dadurch war der Konzentrationsgradient zwischen dem Lot und dem Schmelzleiter an der warmen Seite stets hoch. Bei einem hohen Konzentrationsgradienten diffundierte der Schmelzleiterwerkstoff schneller in den Lotwerkstoff, wodurch die Zeit zum Unterbrechen der Überströme gering war. Beim Überstrom If kann die Unterbrechungszeit tu in die Heizzeit tHeiz und die Flüssigzeit tLiq unterteilt werden. In der Heizzeit hatte das Lot einen festen Aggregatszustand. Innerhalb der konventionellen Prüfzeit war der Diffusionsstrom zwischen Feststoffen vernachlässigbar. In der Heizzeit trat also keine Alterung des Schmelzleiters durch Interdiffusion auf. Mit der FEM konnten stationäre Temperaturen am Lot berechnet werden, welche die Diffusionsprozesse zwischen Schmelzleiter- und Lotwerkstoff vernachlässigten. Je höher die berechneten stationären Temperaturen am Lot waren, desto kürzer war die Heizzeit tHeiz des Schmelzleiters bei Belastung mit dem Überstrom If (Bild 79). Die Flüssigzeit tLiq, in der der Schmelzleiterwerkstoff in den Lotwerkstoff diffundierte, war kürzer, je größer der Temperaturgradient über dem Lot war. Abhängig vom Typ des Schmelzleiters entstanden beim Überstrom If unterschiedliche Temperaturgradienten über dem Lot des Schmelzleiters. In der Flüssigzeit ist der Diffusionsprozess deutlich stärker ausgeprägt als in der Heizzeit, wodurch sich der Querschnitt der Schmelzleiter in diesem Bereich verringert und die Schmelzleiter altern. Innerhalb der Unterbrechungszeit tu sollte daher die Heizzeit deutlich länger als die Flüssigzeit tHeiz >> tLiq sein. Dadurch wären Schmelzleiter robuster bei einer Belastung mit volatilen Überströmen, wie sie in Photovoltaik-Anlagen auftreten können. Länger andauernde Überströme würden dennoch zuverlässig und zügig unterbrochen. Bei den Unterbrechungsversuchen wurden die unterschiedlichen Typen der Schmelzleiter so gewählt, dass sich beim Überstrom If ähnliche Temperaturen und -gradienten am Lot bildeten. Dadurch konnten folgende Zusammenhänge gezogen werden. Engstellen direkt neben dem Lot verringerten die Heizzeit im Vergleich zu Schmelzleitern ohne angrenzende Engstelle am Lot (vgl. Kapitel 4.3). Je größer das Volumen des Lots und je dünner der Schmelzleiter war, desto schneller konnte der gesamte Querschnitt des Schmelzleiterwerkstoffs im Zinnlot gelöst werden. Dadurch verringerte sich die Flüssigzeit. Je größer das Volumen des Lots war, desto größer war jedoch die Temperatur ϑf beim Unterbrechen. Auch waren die Temperaturen beim Unterbrechen ϑf größer, wenn sich eine Engstelle neben dem Lot befand, verglichen zu Schmelzleitern ohne Engstelle neben dem Lot. Je größer der Temperaturgradient über dem Lot war, desto geringer war die Temperatur beim Unterbrechen ϑf, bei welcher der Lichtbogen einsetzen würde. Außerdem war die Streuung der Unterbrechungszeiten Δtu bei Schmelzleiteitern mit großem Temperaturgradienten geringer als bei Schmelzleiten mit geringem Temperaturgradienten über dem Lot. Bild 79: Einflüsse für ein zuverlässiges und robustes Betriebs- und Unterbrechungsverhalten In den Langzeitversuchen von bis zu 4000 h, die deutlich länger als die konventionelle Prüfzeit von 2 h waren, wuchsen bei hohen Temperaturen intermetallische Phasen (IMP) zwischen dem Lot und dem Schmelzleiter. Deren Wachstum war direkt von der Temperatur und Dauer der Belastung abhängig, wie dies das parabolische Zeitgesetz beschreibt. Schmelzleiter, die mit Gleichstrom oder im Wärmeschrank bis zu einer konstanten Temperatur von ϑLot ≤ 200 °C für 4000 h gealtert wurden, wiesen trotz der gebildeten IMP ein zuverlässiges Langzeit- und Unterbrechungsverhalten auf. Bei konstanten Temperaturen von ϑLot = 220 °C im Wärmeschrank diffundierte das Lot bereits nach einer Belastungsdauer von t = 380 h entlang der Oberfläche des Schmelzleiters. Bei anschließenden Unterbrechungsversuchen mit diesen Schmelzleitern verringert sich die Unterbrechungszeit teilweise deutlich. Wurden Schmelzleiter für 4000 h mit 6000 Zyklen bei Temperaturen von bis zu ϑLot ≤ 200 °C am Lot belastet, riss das Volumen des Lots auf. Dies war unabhängig davon, ob die Schmelzleiter zyklisch mit Gleichstrom oder in einem verfahrbaren Ofen gelagert wurden. Auch Schmelzleiter, die in Atmosphäre aus Stickstoff in einem verfahrbaren Ofen gelagert wurden, wiesen diese Risse auf. Bei ϑLot ≤ 185 °C waren die Risse im Lot deutlich weniger stark durch die zyklische Beanspruchung ausgeprägt. Schmelzleiter, die bei zyklischer Wechsellast gealtert wurden, wiesen geringfügig längere Unterbrechungszeiten bei Überströmen auf als neue Schmelzleiter. Schmelzleiter sollten daher so ausgelegt sein, dass sich beim Nennstrom Temperaturen am Lot einstellen, die kleiner als ϑLot ≤ 200 °C sind.:1 Einleitung 1 2 Aufbau, Funktion und Auslegung von Sicherungen 4 2.1 Aufbau und Funktion von Sicherungen 4 2.2 Betriebsverhalten von Sicherungen 6 2.2.1 Normalbetrieb 7 2.2.2 Abschalten von Kurzschlussströmen 7 2.2.3 Abschalten von Überströmen 8 2.3 Physik des Unterbrechungsvorgangs bei Überströmen 10 2.3.1 Lösen des Schmelzleiterwerkstoffs im flüssigen Lotwerkstoff 11 2.3.2 Konvektive Strömungen im flüssigen Zinn auf dem Schmelzleiter 13 2.4 Konstruktive Auslegung von Schmelzleitern zum Unterbrechen von Überströmen 16 2.4.1 Temperatur am Lot 17 2.4.2 Ort des Lots 18 2.4.3 Lotvolumen 20 2.5 Langzeitverhalten des Schmelzleiters im Bereich des Lots 21 2.5.1 Langzeitverhalten abhängig von Interdiffusion 22 2.5.2 Kurzzeitige Alterung durch Diffusion bei flüssigem Zinn 25 2.5.3 Weitere Alterungsmechanismen 25 3 Präzisierung der Aufgabenstellung 29 4 Verhalten von Schmelzleitern beim Unterbrechen von Überströmen 31 4.1 Temperatur am Lot als Kriterium zum Unterbrechen 33 4.1.1 Methodik zum Analysieren der Einflussparameter 35 4.1.2 Grenzeinsatztemperatur des Unterbrechens 40 4.1.3 Temperatur für zuverlässiges Unterbrechen von Überströmen 44 4.1.4 Einfluss der Abmessungen der Engstelle auf das Unterbrechungsverhalten 46 4.2 Temperaturgradient und Dauer des Unterbrechens 48 4.2.1 Temperaturverteilung an Schmelzleitern aus Silber mit Lot aus Zinn 49 4.2.2 Metallographische Analyse 52 4.2.3 Einfluss der Einbaulage auf die Unterbrechungszeit 58 4.2.4 Untersuchungen mit rein thermischer Belastung 61 4.2.5 Diskussion des Temperaturgradienten über dem Lot beim Unterbrechen von Überströmen 67 4.3 Einfluss der Konstruktion des Schmelzleiters auf das Unterbrechen von Überströmen 70 4.3.1 Einfluss der Temperaturverteilung am Schmelzleiter auf die Unterbrechungszeit 71 4.3.2 Unterbrechungszeit abhängig vom Volumen des Lots 74 4.3.3 Einfluss der Dicke des Schmelzleiters auf die Unterbrechungszeit 78 4.4 Zusammenfassung der konstruktiven Einflussgrößen auf das Unterbrechungsverhalten 80 5 Untersuchungen zum Langzeitverhalten von Schmelzleitern 83 5.1 Versuchsaufbau und -durchführung der Langzeitversuche 84 5.1.1 Konstante und zyklische stromlose Langzeitbelastung 85 5.1.2 Konstante und zyklische Langzeitversuche bei Gleichstrom 87 5.1.3 Vergleich von Temperaturprofilen der stromlosen und stromdurchflossenen Versuche 88 5.2 Ergebnisse der Langzeitversuche 89 5.2.1 Visuelle Analyse der definiert gealterten Schmelzleiter 90 5.2.2 Analyse der Schliffbilder gealterter Schmelzleiter 92 5.2.3 Elektrischer Widerstand der Schmelzleiter während der Alterung 95 5.3 Einfluss der Alterung auf das Unterbrechungsverhalten 97 5.3.1 Unterbrechungsverhalten von Schmelzleitern nach konstanter thermischer Belastung im Wärme-, Tiefkühlschrank oder mit Gleichstrom 97 5.3.2 Unterbrechungsverhalten nach zyklischer Belastung im Wärmeschrank oder bei Gleichstrom 102 5.3.3 Voralterung durch kurzzeitig zulässige Überströme 103 5.4 Diskussion zum Langzeitverhalten 105 6 Zusammenfassung 107 7 Ausblick 111 8 Literaturverzeichnis 113 Anhang 126

Au sein d'un convertisseur la défaillance d'un composant de puissance est un événement critique tant par le risque d'explosion du boitier et sa propagation au sein du système (forte énergie stockée dans l'alimentation) que par l'interruption de service qui en découle (systèmes embarqués, systèmes de production en flux tendu). Ce mémoire de thèse propose un ensemble de solutions nouvelles portant sur la problématique de l'isolement ultime de défauts "derniers secours" d'une part, et sur la connexion "automatique" et à faible "coût" d'un circuit en secours. L'objectif de cette approche globale est de concilier "sécurité électrique absolue" et "continuité de service" pour les systèmes de conversion sensibles devant être intégrés au coeur des applications critiques. Le premier chapitre et son annexe permettent de rappeler les causes et les conséquences des défauts internes au sein d'une structure de base d'onduleur à deux niveaux de tension, laquelle fait l'objet de nombreuses simulations de modes dégradés en configuration variateur de vitesse sur machine synchrone. De cette analyse il ressort qu'une structure d'isolement symétrique à deux voies couplées, placées sur les pôles du bus DC, à déclenchement spontané (fusible) et/ou commande (rupteur), est à même de sécuriser toutes les mailles du circuit, de façon modulaire et non intrusive. / In all these traditional industries, or in more sensitive sectors and high technology, it appears that the safe operation of power systems becomes a critical and strategic area essential. In the area of application that focuses, design dependability and now rests primarily on an approach to reliability of components used, the use of close protection, monitoring alarms and management stop / reset / recovery. In our view, this approach is incomplete quickly when electrical safety and absolute continuity of a permanent mission should be carried out simultaneously in the presence of an internal failure of sensitive functions for low and medium power (eg, orders and bodies actuation of vehicles) or highly critical (nuclear). In this area, topologies and failure modes are at the heart of the problem. In this paper, we will focus primarily on the inverters and choppers structures at two levels of voltage (single-cell arm, <1kV), with simple configuration and multiphase parallel, although the concepts are presented, as examples, partially extrapolated to the structures of three voltage levels (arms multicellular) and rectifier (low-frequency phase control and high-frequency switching PWM). We will highlight the need to limit the intensity of these failures and to electrically isolate the defective cell and symmetrically of this inverter by multipole devices, passive or spontaneous breaking mixed cut ordered in the form of fuses integrated and distributed of multi-channel passive isolators, to imagine and develop. We will show that this process of isolation of the last backup is needed to connect, form series or parallel to the defective cell, a cell rescue in passive redundancy. The cell structure backup connection pooled by spontaneous (automatic) is especially promising as detailed in our eyes because of its simplicity and its integrability. Next, we present the isolation technologies fuse (not included, miniatures, CMS and multilayer chip fuse), their characteristics, their current limitations and operating in a switching cell test. A methodology and design of symmetrical two-way fuse (dual-fuse) on FR4 PCB - Copper will be presented in Comsol ™ and evaluated initially in static thermal IR. A passive two-way switch, relatively original material for integrating energy embedded in FR4 substrate, will be presented and fully dimensioned plans on electrical, thermal and mechanical also using finite element simulations in Comsol ™. Another aspect of exploratory analysis, mainly experimental, or to characterize the failure modes of bullets and casings ultimate power compared between the technologies of encapsulation by epoxy resin (standard discrete case) and a silicone gel (module) is provided under conditions of stress controlled and reproducible. This step is necessary to characterize the resistive mode of a chip based on faulty stresses and stability over time of the residual strength according to the nature of the encapsulant, ie the very sustainability of this failure mode. A mixed-encapsulant resin - gel will be presented and characterized, providing an excellent compromise for medium power applications. Positive results and little known today, will allow us to exploit in the next chapter, this property of stable ohmic mode of the chip failed in a structure to aid automated connection series interesting. In the end, we will detail the demonstrator prototype and introduced to the context with which we will validate the isolation structures and prototypes fuses the property of stable ohmic mode highlighted in the aspect of technological analysis of selected devices. These results allow us to refine the solutions adopted for specifications and guide future management strategy of defects whether internal or external to the topology. Supervisor digital device - sensor for the detection and reconfiguration of internal control orders will be assessed.

Le mécanisme de la transition préarc-arc dans les éléments de coupure du type fusible est encore mal connu à ce jour. La compréhension du phénomène requiert encore de nombreuses données fondamentales tels que la température ou la densité des vapeurs métalliques créées. Des hypothèses sont avancées pour expliquer la différence du temps de préarc prévue par les modélisations effectuées au sein du LAEPT avec celui constaté lors des expérimentations menées dans ce même laboratoire. Cet ouvrage tente de les vérifier par une approche expérimentale menées sur des fils explosés et des rubans fusibles. L’étude expérimentale est complétée par une recherche bibliographique sur les fils explosés. Ce complément propose de nouvelles pistes d’investigation pour la compréhension de l’amorçage de l’arc électrique sur les rubans fusibles. Enfin, toutes les méthodes de diagnostic et les grandeurs obtenues dans les tests les plus représentatifs sont données en fin d’ouvrage. / Transition between prearcing and arcing stage remains not well known. Several fundamental data are needed as temperature or density of metalic vapour created to better understand the phenomenon. Hypothesis are mentioned to explain the difference of prearc time between modelisations and experiences that have been made in LAEPT. This study try to verificate them among experiences made on exploding wire and fuses ribbon. Experimental study is completed by a bibliographic review on exploding wires. This review permits to show other lines of investigation to understand the transition between prearcing and arcing stage on fuses ribbon. Finally, all the methods of diagnostic and the results obtained with the most representative tests are given at the end of the thesis.