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Zhong, Linlin. Influence of copper contamination on thermophysical, radiation, and dielectric breakdown properties of CO2-N2 mixtures as replacement of SF6 in circuit breakers

Zhong, Linlin (2017). Influence of copper contamination on thermophysical, radiation, and dielectric breakdown properties of CO2-N2 mixtures as replacement of SF6 in circuit breakers.

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Résumé en francais

La thèse porte sur les propriétés thermodynamiques, de transport, de diffusion de rayonnement, et diélectriques des mélanges CO2-N2 contaminés par du cuivre, pour des températures de 300 - 30,000 K et des pressions 0.1 - 16 bar. Les motivations de ce travail ainsi qu'un état de l'art sur le remplacement du SF6 et l'influence des vapeurs métalliques dans de tels dispositifs sont présentés dans le chapitre 1. Le chapitre 2 étudie les compositions à l'équilibre calculées à partir de la méthode de minimisation de l'énergie libre de Gibbs, en considérant la présence de phases condensées dans le plasma. A partir de ces compositions, nous présentons les propriétés thermodynamiques comme la densité de masse, l'enthalpie et la chaleur spécifiques à pressions constante. Les corrections de Virial et Debye-Hückel sont prises en compte pour tenir compte de l'effet des ions et des hautes pressions. Dans le chapitre 3, les coefficients de transport (conductivité électrique, viscosité, et conductivité thermique) et les coefficients de diffusion combinés (coefficients de diffusion ordinaires combinés, ceux liés au champ électrique, aux gradients de pression et de température) sont calculés selon la théorie de Chapman-Enskog. Les intégrales de collision nécessaires au calcul de ces coefficients sont obtenues pour les interactions neutre-neutre et neutre-ion à partir d'un potentiel de Lennard-Jones modifié. Dans le chapitre 4, les coefficients d'émission nette (CEN) sont calculés en considérant le rayonnement des raies atomiques, du continuum atomique, des raies moléculaires et du continuum moléculaire. Les élargissements en pression des raies (élargissements de Van der Waals et de résonance), les élargissements Stark, et l'élargissement sont pris en compte dans la détermination d'un facteur de fuite qui permet de simplifier le calcul du coefficient d'émission des raies. Le rayonnement du continuum atomique tient compte de l'attachement radiatif, de la recombinaison radiative et du Bremsstrahlung. Dans le chapitre 5, les propriétés diélectriques de claquage (incluant la fonction de distribution d'énergie des EEDF), le coefficient réduit d'ionisation réduit, le coefficient réduit d'attachement électronique, le coefficient effectif réduit d'ionisation, et le champ critique réduit) du gaz chaud ont été calculés sur la base de l'approximation à deux termes de l'équation de Boltzmann. Les interactions, incluant les collisions élastiques, excitation, ionisation et attachement entre électrons et espèces neutres sont pris en compte dans la résolution de l'équation de Boltzmann. Les sections efficaces d'ionisation de Cu2 et CuO non disponibles dans la littérature ont été calcules selon la méthode DM. La conclusion des travaux et leurs perspectives sont présentés dans le chapitre.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Cressault, Yann
Rong, Mingzhe
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire PLAsma et Conversion d'Energie (LAPLACE), UMR 5213
Mots-clés libres :CO2/N2/Cu - Disjoncteurs haute-tension - Propriétés de transport - Rayonnement - Méthode Chapman-Enskog - Coefficient émission nette - Propriétés de claquage - Remplacement du SF6
Sujets :Sciences de l'ingénieur
Déposé le :30 Jan 2018 15:05