THESE

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique
_____________________________________________________________________________________________
Université de Batna2
Faculté de Technologie
Département d’électrotechnique
THESE
Présentée pour l’obtention du diplôme de
DOCTORAT EN SCIENCES
EN ELECTROTECHNIQUE
Option : Matériaux électrotechniques
Par
BOUREK Yacine
Maitre-assistant (A) à l’université d’Ouargla
Magister en électrotechnique (Option : Matériaux Electrotechniques) de l’université de Batna
Ingénieur d’état en électrotechnique de l’université de Batna
THEME
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ETUDE DE LA DECHARGE ELECTRIQUE PAR
L’INTELLIGENCE ARTIFICIELLE
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Soutenue le : 26 / 11 / 2016 devant le jury :
Prof. Rachid Abdessemed Université de Batna2 Président
Prof. Leila Mokhnache Université de Batna2 Rapporteur
Prof. Slimane Bouazabia Université des Sciences et
Technologies - USTHB
Co-Rapporteur
Prof. Ahmed Boubakeur Ecole Nationale Polytechnique Examinateur
Prof. Abdelhafid Bayadi Université de Sétif 1 Examinateur
Prof. Fatiha Zidani Université de Batna2 Examinateur

Etude de la décharge électrique dans l’air par l’intelligence artificielle
Résumé
Les phénomènes de décharge électrique dans les gaz et en particulier dans l’air sont étudiés
depuis prés de deux siècles, et font toujours l'objet de recherche active auprès des scientifiques.
L’étude des performances des différentes configurations d’électrodes est très importante dans
différentes applications industrielles. Des études par simulation numérique peuvent contribuer
dans l’étude des décharges électriques et minimiser les coûts des essais expérimentaux. Ce
travail a été réalisé dans ce cadre, et propose un nouveau concept de simulation numérique basé
sur la logique floue et les réseaux de neurones artificiels comme deux techniques d’intelligence
artificielle pour prédire les différentes étapes de la décharge électriques dans une configuration
pointe -plan dans l’air atmosphérique, où la pointe est soumise à une haute tension continue de
polarité positive. Le critère des streamers énoncé pour l’étude des décharges électriques dans les
gaz pour des champs non-homogènes a été essentiellement utilisé dans touts les concepts de
prédiction proposés durant notre travail. Les résultats obtenus ont montré la capacité et la facilité
d’utiliser la logique floue et les réseaux de neurones artificiels dans de telles études.
Mots clés : Décharge électrique, configuration pointe-plan, intelligence artificielle, critère des
streamers.
Study of Electric Discharge Using Artificial Intelligence
Abstract
The electrical discharge phenomena in gaseous in particular in the air, have been studied for
nearly two centuries and are still the subject of active research of scientists. The study of
different electrodes configurations performance is very important in different industrial
applications. Numerical simulation studies can help in the study of electrical discharges and
minimize the costs of experimental tests. This work was carried out in this framework, and
proposes a new concept of numerical simulation based on fuzzy logic and artificial neural
networks as two artificial intelligence techniques to predict the different electrical discharge
steps in a point-plane configuration in atmospheric air, where the electrode is subjected to direct
high voltage of positive polarity. The streamers criterion enunciated for the study of electrical
discharges in gaseous for inhomogeneous fields is essentially used in all prediction concepts
proposed during our work. The obtained results have shown the ability and ease of use of fuzzy
logic and artificial neural networks in such studies.
Keywords: electrical discharge, point-plane configuration, artificial intelligence, streamers
criterion.
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A
Mes parents, mes frères et sœurs, ma femme et mes deux fillettes…
A
Tous ceux qui me sont chers…

Remerciements
Mes remerciement vont tout premièrement à Dieu tout puissant pour la volonté, la santé et la
patience, qu’il ma donné pour finir ce travail.
Ainsi je dois exprimer ma profonde gratitude et mes remerciements les plus sincères à mon
encadreuse Professeur Leila MOKHNACHE, de l’institut d’électrotechnique à l’université de
Batna. Elle m’a donnée l'occasion de travailler sur un sujet passionnant, m’a apporté ses idées
originales lors de nos discussions. Son expérience dans ce domaine de recherche, ses conseils,
ses encouragements m’ont été très précieux et m’ont permis de mener à bien mon travail. Je la
remercie également pour la confiance qu’elle m’a toujours témoignée et pour la liberté
scientifique dont j’ai disposée.
Mes remerciements s’adressent également à monsieur Slimane BOUAZABIA, Professeur à
l’université des Sciences et Technologies - USTHB – Alger pour avoir manifesté un grand
intérêt pour le sujet en acceptant d’être Co-encadreur de cette thèse.
Je tiens à remercier monsieur Rachid Abdessemed, Professeur à l’université de Batna2, pour
m’avoir fait l’honneur de présider mon jury.
Je remercie chaleureusement monsieur Ahmed Boubakeur, Professeur à l’école nationale
Polytechnique d’Alger, Monsieur Abdelhafid Bayadi, Professeur à l’université de Sétif 1 et
Madame Fatiha Zidani, Professeur à l’université de Batna2 , pour avoir participés au jury et
pour avoir examiné cette présente thèse.
Je remercie toutes les personnes qui ont contribués de près ou de loin à l’aboutissement de ce
travail en particulier L. Zeghichi, S. Benharath, Kh. Benalia et T. Bentersia.
Mr. Yacine BOUREK

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Table des matières ……………………………………………………………………….
Table des figures …………………………………………………………………………
Liste des tableaux ………………………………………………………………………..
INTRODUCTION GENERALE
1. Objectif du travail……………………………………………………………………….
2. Organisation du document………………………………………………………………
2.1. Etat de l’art et problématique……………………………………………………….
2.3. Modélisation de la décharge électrique dans une configuration pointe-plan……….
2.4. Intelligence artificielle………………………………………………………………
2.5. Prédiction de la décharge électrique dans l’air en utilisant l’intelligence artificielle.
CHAPITRE I: ETAT DE L’ART ET PROBLEMATIQUE
I.1. Introduction……………………………………………………………………………
I.2. Historique……………………………………………………………………………...
I.3. Mécanisme des décharges électriques dans les gaz……………………………………
I.3.1. Théorie des streamers……………………………………………………………...
I.4. Contexte de notre travail………………………………………………………………
I.4.1. Etudes des décharges électriques………………………………………………….
I.4.1.1. Modélisation des décharges électriques……………………………………….
a. Modèles mathématiques des décharges…………………………………………...
b. Modèles numériques des décharges……………………………………………….
b.1. Géométries 1-D et 1,5 D………………………………………………………
b.2.Géométrie 2-D…………………………………………………………………
b.3.Géométrie 3-D…………………………………………………………………
c. Méthodes basées sur les techniques de l’intelligence artificielle………………….
d. Méthodes stochastiques (probabilistes)…………………………………………...
d.1. Méthode de Monte Carlo……………………………………………………...
d.2. Méthode des fractales…………………………………………………………
I.4.2. Position du problème………………………………………………………………
I.4.2.1. Notre contribution……………………………………………………………..
I.5. Conclusion……………………………………………………………………………..
CHAPITRE II : MODELISATION DE LA DECHARGE ELECTRIQUE DANS
UNE CONFIGURATION POINTE-PLAN
II.1. Introduction…………………………………………………………………………...
II.2. Décharge pointe positive plan dans les gaz…………………………………………..
II.2.1. Décharges pointe négative –plan…………………………………………………
II.3. Etapes de la décharge électrique dans un intervalle pointe-plan……………………..
II.3.1. Développement de l’avalanche électronique……………………………………..
II.3.2. Propagation des streamers………………………………………………………..
II.3.3. Formation de la couronne………………………………………………………...
II.3.4. Calquage de l’intervalle et formation d’un arc électrique………………………..
II.4. Critères de la décharge électrique dans les gaz……………………………………….
II.4.1. Critère de "Townsend"……………………………………………………………
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