courant tension centaines

Arc
Alimentation des plasmas:
LABORATOIRE PLASMA
ET CONVERSION D’ENERGIE
UMR 5213
UNIVERSITE DE TOULOUSE
Nofel MERBAHI
LAPLACE – Bat. 3R2 – bureau 220
05 61 55 75 90
[email protected]v ‐ tlse.fr

Plasmas chauds (étoiles, plasma de fusion…). La température des ions et des
électrons est supérieure à 10 millions de degrés. Le gaz est complètement ionisé
(degré de ionisation égale à 1 donc équilibre thermodynamique).
Plasmas thermiques (arc électrique). Les électrons, les ions et les particules
neutres ont une température voisine de 10000 à 30000 degrés. Le degré de
ionisation est compris entre 10
-
4
et 10
-
2
d’où l’équilibre thermique
.
Les trois grandes catégories de plasma
ionisation est compris entre 10
-
4
et 10
-
2
d’où l’équilibre thermique
.
Plasmas froids (décharges électriques dans les gaz) - Les électrons ont une
température élevée (entre 11600 K et 116000 K) mais les particules neutres (qui
sont 10000 fois plus lourde que les électrons) représentent la quasi-totalité de la
densité. Donc le degré de ionisation est inférieur à 10-5 de ce fait le plasma est en
équilibre thermique.

Description du phénomène
Principe
Colonne d’arc
T ≈
≈≈
≈5800°C
T ≈
≈≈
≈2400°C T ≈
≈≈
≈3300°C
Cathode
-Anode
+
Oi-
G
e-
e-
e-
e-
i+
Chute de tension
Zone d’espace
Zone d’espace
positif
Chute de tension
cathodique
Tension
d’arc
10-5 cm 10-2 cm
Chute de tension
dans l’arc
Chute de tension
anodique
Légende :
i+ : ion positif O : at. d’oxygène
i- : ion négatif G : at. de gaz
e : électron
négatif
Ve = 100 m/s
Vi = 1 m/s

Description du phénomène
L’arc électrique dépend :
Différence de potentiel entre deux électrodes
L’émissivité du matériau
La forme de la cathode
La forme de la cathode
Le potentiel ionisant des gaz

Description du phénomène
Conditions de stabilité de l’arc
Pour une stabilité de l’arc, l’émission électronique doit être favorisée
au maximum
•Tension d’amorçage suffisante associée à une chute de
tension cathodique importante
•Milieu gazeux adapté, favorisant la production d’ion positif
•
Maintien de la cathode à haute température
•
Maintien de la cathode à haute température
•Intensité suffisante
•Emploi de corps émissifs ou ionisants dans l’enrobage
améliore la stabilité de l’arc