UNIVERSITE DU QUEBEC MEMOIRE PRÉSENTÉ À L'UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À CHICOUTIMI

UNIVERSITE DU QUEBEC
MEMOIRE
PRÉSENTÉ À
L'UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À CHICOUTIMI
COMME EXIGENCE PARTIELLE
DE LA MAÎTRISE EN RESSOURCES ET SYSTÈMES
PAR
MICHEL PRIVÉ
B. ING.
APPROCHES PHYSIQUE ET NUMERIQUE
DU PHENOMENE DES VIBRATIONS
INDUITES PAR EFFET DE COURONNE
AOUT 1986

bibliothèque
Paul-Emile-Bouletj
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RESUME
Une étude en deux parties du mécanisme des vibrations induites
par effet de couronne des conducteurs à haute tension est présentée
dans ce travail.
Dans la première partie, approche physique, nous avons fait un
calcul de la force de réaction due au vent électrique agissant sur une
pointe. Il a permis de démontrer que cette force est négligeable com-
parativement à la force totale produisant les vibrations. Nous avons
démontré qu'un conducteur H.T., suspendu par des ressorts au-dessus
d'une plaque métallique, vibre lorsqu'une charge d'esj>ace intermittente
est injectée entre le conducteur H.T. et la plaque reliée à la terre. Ceci
démontre le rôle important de la charge d'espace dans le mécanisme
des vibrations induites par effet de couronne, et la nécessité d'étudier
numériquement les forces d'interaction électrostatiques entre la charge
d'espace et le système conducteur-gouttes.
Dans la seconde partie, approche numérique, nous avons utilisé
une méthode combinée qui est basée sur les méthodes de simulation de
charges de surface et des éléments finis de frontière, afin de déterminer
l'influence de la charge d'espace sur le champ électrique à l'extrémité
d'une pointe simulant une goutte d'eau suspendue. Nous avons cons-
taté que la présence de la cliarge d'espace occasionne une baisse con-
sidérable du champ électrique à l'extrémité de la pointe. La diminution
périodique du champ électrique cause par conséciuent une force inter-
mittente qui entraîne les vibrations. L'approche numérique utilisée a
également démontré la possibilité de calculer la force répulsive d'origine
électrostatique agissant entre la charge d'espace et la pointe.
Michel Privé
Etudiant
Privé

REMERCIEMENTS
Ce travail a été effectué au sein du Groupe de recherche de l'ingé-
nierie de l'environnement atmosphérique de l'UQAC, et grâce à l'appui
financier du Conseil de recherche en sciences naturelles et en génie du
Canada.
Je tiens à exprimer mes sincères sentiments de reconnaissance à
feu monsieur Luan C. Phan qui fut à l'origine de ce travail et qui a
d'ailleurs été mon premier directeur de recherche.
Je remercie monsieur Masoud Farzaneh qui a dirigé la poursuite de
mes travaux, pour l'attention et les précieux conseils qu'il m'a accordés.
Je remercie également monsieur Augustin Gakwaya qui a agi com-
me co-directeur. Il fut une personne ressource inestimable dans le
domaine des méthodes numériques.
Mesdames Johanne Simard, Annie Lalancette et Lucie Bellemare
qui ont contribué à la présentation de ce texte, ainsi que mes confrères
d'études et mes amis(es) qui ont su me donner le courage de pour-
suivre le travail entrepris, voudront également trouver mes sincères
remerciements.

TABLE DES MATIERES
RÉSUMÉ ii
REMERCIEMENTS iii
TABLE DES MATIÈRES iv
LISTE DES FIGURES vii
LISTE DES TABLEAUX x
1. INTRODUCTION 1
1.1 Forces induites par effet de couronne et mécanisme
des vibrations 2
1.2 Distribution du champ électrique 4
1.3 Objectifs et méthodologie 9
2. APPROCHE PHYSIQUE 11
2.1 Forces induites par effet de couronne 11
2.1.1 Montage utilisé pour déterminer la force totale
induite par effet de couronne 12
2.1.2 Résultats expérimentaux 12
2.2 Force réactive due au vent électrique 16
2.2.1 Notion de vent électrique 16
2.2.2 Calcul de la force réactive due au vent électrique .. 17
2.3 Effet d'écran de la charge d'espace 23
2.3.1 Notion de la charge d'espace 23
2.3.2 Montage expérimental 23
2.3.3 Résultats expérimentaux 26