thèse - thesesups - Université Paul Sabatier

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En vue de l'obtention du
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Délivré par l’Université Toulouse III – Paul Sabatier
Discipline ou spécialité : Génie Electrique
JURY
M. Jean – Hugues PAILLOL, Professeur des Universités - PAU. Président
M. Olivier LESAINT, Directeur de recherche au G2ELAB, Grenoble. Rapporteur
M. François FOREST, Professeur à l’IES- Montpellier. Rapporteur
M. Michel DUNAND, Resp. Interconnexion, Labinal. Examinateur
M. Régis Meuret, Resp. Pôle SPEC, Hispano-suiza. Examinateur
M. Thierry LEBEY, Directeur de recherche CNRS- Toulouse. Directeur de thèse
M. Jean-Pascal CAMBRONNE, Professeur à l’UPS- Toulouse. co-Directeur de thèse
Ecole doctorale : Génie électrique, électronique et télécommunications, Toulouse
Unité de recherche : Physique, Chimie, Automatique
Directeurs de Thèse : M. Thierry LEBEY, Jean-Pascal CAMBRONNE
Rapporteurs : M. Olivier LESAINT, Directeur de recherche au G2ELAB, Grenoble
M. François FOREST, Professeur à l’IES, Montpellier
Présentée et soutenue par
Flavien KOLIATENE
Master Recherche Matériaux pour l’électronique & Ingénierie des Plasmas
Maître ès science
Le 5 janvier 2009
Titre :
CONTRIBUTION A L’ETUDE DE L’EXISTENCE DES DECHARGES
DANS LES SYSTEMES DE L’AVIONIQUE

La vie est une succession de paragraphe
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La vie est une succession de paragraphes
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s qui finissent tous par un point
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d’interrogation.
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Ma mère,
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mes frères et sœurs, ma femme, ma fille et ma belle famille…
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Tous ceux qui me sont chers…
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La mémoire de mon Père…
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Résumé
Grâce aux progrès réalisés dans le domaine de l’électronique de puissance, la puissance
électrique embarquée dans les véhicules de transport (automobile, ferroviaire, maritime…) est
en constante augmentation. Cette évolution est aussi en train de se produire dans les aéronefs
conduisant inévitablement à une augmentation du niveau de tension. La souplesse de contrôle,
la maintenance facilitée ainsi que le coût sont les atouts supposés des systèmes dits « Plus
électrique ». Cependant, la mise en place de systèmes plus électriques peut conduire à
l'apparition de phénomènes défavorables aux systèmes d'isolation électrique tels que des
décharges. Une étude sur les conditions d’initiation des Décharges Partielles (DP) est donc
apparue nécessaire pour garantir la fiabilité des systèmes d’isolation et donc de l’ensemble de
la chaîne de puissance électrique.
C'est dans ce cadre que s'inscrit le travail qui est présenté dans ce manuscrit. Une attention
particulière est portée à la caractérisation expérimentale de l'existence de DP dans les
systèmes électriques embarqués dans les aéronefs. Ceci est lié, d'une part, à l'environnement
spécifique (pression, température, humidité,..) et, d'autre part, à l'augmentation du niveau de
tension.
Jusqu'à très récemment, ce phénomène n'était pas pris en compte dans les spécifications des
équipements électriques embarqués, compte tenu du faible niveau de tension fonctionnement
(115V AC et 28V DC). Nous rappelons tout d'abord l'évolution et le besoin en puissance
électrique dans les nouvelles générations d'avions de plus en plus électriques. Un état de l'art
sur les mesures de DP est ensuite présenté. La phénoménologie de décharges électriques dans
l'air et notamment la loi de Paschen sont exposées. Enfin, des expressions correctives issues
de la littérature sont présentées et discutées.
Nous présentons ensuite le banc d'essai mis au point permettant, d'une part de caractériser le
claquage électrique de l'air sous atmosphère contrôlée (pression, température et taux de
l'humidité relative) et d'autre part d'effectuer les mesures de DP sous contraintes
aéronautiques. Les mesures effectuées nous ont permis dans une première étape de définir
selon la plage de température d'utilisation, le domaine de validité des expressions correctives.
Nos mesures montrent ensuite que l'initiation des DP étant inévitable, certains équipements
seront plus exposés que d'autres à leur développement dans leurs conditions normales de
fonctionnement.
Des recommandations doivent donc être établies afin d'imposer dans les spécifications les
mesures de DP comme tests de qualification.
Mots clés : Avionique, Loi de Paschen, Tension de claquage, Isolation électrique, Paramètres
atmosphériques, Equipements de puissance, Décharges Partielles.