Modèle numérique de conduction surfacique dans les dispositifs bidimensionnels - Prise en compte de non-linéarités - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1997

Numerical model of surface conduction in 2D HV devices - Taking into account of non-linearities

Modèle numérique de conduction surfacique dans les dispositifs bidimensionnels - Prise en compte de non-linéarités

Résumé

Some electrical engineering devices present a lightly conducting layer with a dim thickness, which modifies considerably the electric potential and field distribution. This situation occurred, for example, when studying polluted insulators or feedthrough ones that include semi conducting coatings. The conducting zone has a very dim thickness with regard to the other sides of the system and it is difficult to take it into account, as it is, in a numeric resolution. This work deals with the modeling of a conducting layer (2D and 3D axisymmetric) present at the interface of two dielectrics. This one is simulated by a surface supplied with surface conductivity, which can depend or not on the electric field. The model's equations were embedded in a field computation software based on the boundary element method. The first chapter describes the various physical phenomena related to the presence of a conducting layer between two insulators. The second chapter remembers firstly, the classic results on the Maxwell equations. Then, it establishes an equation of the electricity conservation in the conducting zone. The third chapter goes through the different numeric methods generally used in electrical engineering. The fourth chapter deals with the numeric resolution. The fifth chapter presents the results and the validation of the software. The obtained results, in a simplified geometry, agree with the analytic solution (linear problem) and the numeric solution (non linear problem).
Certains dispositifs électrotechniques présentent une couche de faible conductivité et de faible épaisseur qui modifie considérablement les répartitions des potentiels et des champs électriques. Cette situation se rencontre, par exemple, dans l'étude des isolateurs pollués ou des traversées comportant un revêtement semi-conducteur. La zone conductrice a une épaisseur très faible devant les autres dimensions du système et il est difficile d'en tenir compte, telle quelle, dans une méthode numérique. Ce travail est consacré à la modélisation (2D et 3D axisymétrique) d'une couche conductrice présente à l'interface de deux diélectriques. Celle-ci est simulée par une surface munie d'une conductivité surfacique qui peut dépendre ou non du champ électrique. Les équations qui caractérisent le modèle ont été implantées dans un logiciel de calcul de champ basé sur la méthode des équations intégrales de frontière. Le premier chapitre décrit les divers phénomènes physiques liés à la présence d'une couche conductrice entre deux isolants. Le second chapitre rappelle d'abord les résultats très classiques sur les équations de Maxwell. Ensuite, il établit une équation de conservation de l'électricité au niveau de la zone conductrice. Le troisième chapitre passe en revue les différentes méthodes numériques généralement utilisées en électrotechnique. Le quatrième chapitre est consacré à la résolution numérique. Le cinquième chapitre présente les résultats et la validation du nouveau module logiciel. Les résultats obtenus, dans le cas d'une configuration simplifiée, sont en accord avec la solution analytique (problème linéaire) et la solution numérique (problème non linéaire).
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Dates et versions

tel-00140119 , version 1 (05-04-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00140119 , version 1

Citer

Zié Yeo. Modèle numérique de conduction surfacique dans les dispositifs bidimensionnels - Prise en compte de non-linéarités. Autre. Ecole Centrale de Lyon, 1997. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00140119⟩
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