AEPPT – ARC ELECTRIQUE ET
PROCÉDÉS PLASMAS THERMIQUES

PRÉSENTATION

Les thématiques scientifiques du groupe Arc Electrique et Procédés Plasmas Thermiques (AEPPT) sont centrées sur l’étude des plasmas thermiques et répondent à des enjeux scientifiques et/ou sollicitations extérieures. Nous cherchons ainsi à mieux comprendre ces milieux sur le plan fondamental ce qui conduit nos orientations scientifiques.

Notre savoir-faire, reconnu par la communauté, nous amène ensuite à choisir nos projets en fonction de cette orientation. La répartition de nos activités se situe à 15% pour la mise en place de données de bases (venant alimenter modèles et expériences), 35% pour les expérimentations pour validation des outils numériques, 50% pour l’étude théorique de phénomènes physiques dans des configurations complexes proches des procédés.

IDENTITÉ SCIENTIFIQUE

Notre politique scientifique consiste donc à développer sur fonds propres des études fondamentales que l’on transpose ensuite à des configurations réelles proches des dispositifs industriels. Notre activité est articulée autour de trois axes de recherches.

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Exemple de caractérisation par
l’imagerie d’un arc dans l’eau

AXE 1 : CARACTÉRISATION DES MILIEUXPLASMAS

Cet axe, plutôt fondamental porte sur l’étude des milieux plasmas thermiques par l’outil numérique et/ou l’expérimentation. Il s’agit de comprendre de plus en plus finement ces milieux en s’intéressant à la description des phénomènes physiques en leur sein (turbulence, cinétique chimique, déséquilibres thermique et chimiques, problématiques transitoires…). Pour cela, nous mettons en place des outils théoriques tout en cherchant à les valider expérimentalement par la mise en œuvre de réacteurs « académiques ».

AXE 1 : CARACTÉRISATION DES MILIEUXPLASMAS

Cet axe, plutôt fondamental porte sur l’étude des milieux plasmas thermiques par l’outil numérique et/ou l’expérimentation. Il s’agit de comprendre de plus en plus finement ces milieux en s’intéressant à la description des phénomènes physiques en leur sein (turbulence, cinétique chimique, déséquilibres thermique et chimiques, problématiques transitoires…). Pour cela, nous mettons en place des outils théoriques tout en cherchant à les valider expérimentalement par la mise en œuvre de réacteurs « académiques ».

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Exemple de caractérisation par
l’imagerie d’un arc dans l’eau

Arc_soudure

Exemple de modélisation d’un arc de soudure

AXE 2 : ETUDE DESINTERFACES PLASMA AVECLEUR ENVIRONNEMENT

La compréhension de l’interaction du plasma avec son environnement est un enjeu majeur dans de nombreuses applications. Ainsi, sur cet axe, des physiques particulières sont mises en œuvre pour décrire les phénomènes aux électrodes, l’ablation des matériaux ou encore l’interaction entre un plasma thermique et une phase liquide.

AXE 2 : ETUDE DESINTERFACES PLASMA AVECLEUR ENVIRONNEMENT

La compréhension de l’interaction du plasma avec son environnement est un enjeu majeur dans de nombreuses applications. Ainsi, sur cet axe, des physiques particulières sont mises en œuvre pour décrire les phénomènes aux électrodes, l’ablation des matériaux ou encore l’interaction entre un plasma thermique et une phase liquide.

Arc_soudure

Exemple de modélisation d’un arc de soudure

AXE 3 : COMPRÉHENSION DE PHÉNOMÈNES LIÉS À L’ARC AU SEIN DE DISPOSITIFS INDUSTRIELS

Nous consacrons une partie de nos activités à accompagner nos partenaires industriels dans la compréhension des problématiques qu’ils peuvent rencontrer dans leurs dispositifs. En nous appuyant sur les deux autres axes, nous appliquons nos savoirs faire sur des dispositifs complexes afin d’aider à lever des verrous scientifiques autour des thématiques de la coupure électrique, de la métallurgie et des problématiques environnementales. Ces études se situent généralement à TRL 2-3.

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Exemple de champ de température dans un disjoncteur Haute tension

SALLES EXPÉRIMENTALES

L’équipe AEPPT développe ses activités expérimentales sur deux salles lui permettant de développer des expérimentations en vue de caractériser les milieux plasmas et de valider les modèles physiques qu’elle développe.

Expérimentation de caractérisation des arcs dans les liquides

Exemple d’alimentation impulsionnelle de puissance

MATÉRIEL

L’équipe AEPPT développe ses activités expérimentales sur deux salles lui permettant de développer des expérimentations en vue de caractériser les milieux plasmas et de valider les modèles physiques qu’elle développe.

MATÉRIEL

L’équipe AEPPT développe ses activités expérimentales sur deux salles lui permettant de développer des expérimentations en vue de caractériser les milieux plasmas et de valider les modèles physiques qu’elle développe.

Exemple d’alimentation impulsionnelle de puissance

Alimentations

 

  • 2 Alimentations DC 400A/200V
  • 2 Alimentations DC 100A/100V
  • 2 Alimentations impulsionnelles (chargées sous 600V à 10 kA crête)
  • Alimentation Haute tension Spellman (1200 W)
  • Eclateur
  • Matériel associé : Diodes de puissance, thyristors,

Caractérisation Optique

 

  • Caméra Photron SA5 (Résolution max 1300 kf/s)
  • Caméra Pixis 1024×1024
  • Imageur Acton SP 2756
  • Matériel associé : miroirs, lentilles, platines, filtres, prisme, lampe étalon, platines translation et rotation.

Autres mesures

 

  • Capteurs de pression (Sonde Keller M5 HB)
  • Capteurs de température (Thermocouples série K)

Caractérisation Electrique

 

  • Oscilloscope 4 Canaux 200 Mhz
  • Sonde de Courant (Boucle Rogowski)
  • Sonde de Tension différentielle
  • Sonde Haute tension

Petits matériel

 

  • Affuteuse et coupage TIP Trimmer
  • Balance de précision
  • Microscope numérique

PRÉSENTATION DE L'ÉQUIPE

AEPPT (Arc Electrique et Procédés Plasma Thermique)

Résumé

L’équipe caractérise (expérience/modélisation/calcul propriétés des gaz et mélanges) les milieux plasmas thermiques en présence d’arc électrique dans des configurations proches des procédés /systèmes industriels.

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PRÉSENTATION DE L'ÉQUIPE

AEPPT (Arc Electrique et Procédés Plasma Thermique)

Résumé

L’équipe caractérise (expérience/modélisation/calcul propriétés des gaz et mélanges) les milieux plasmas thermiques en présence d’arc électrique dans des configurations proches des procédés /systèmes industriels.

PUBLICATION

  • Résultats Scientifiques
  • Innovations
  • Prix et Distinctions
  • Projets
    • Europlasma : « Etude d’une Torche à cathode creuse » donnant lieu sur 3 ans à un contrat et une thèse CIFRE (Gestion UPS). A débuté en septembre 2021.
    • Hager : « Etude d’un disjoncteur basse tension « donnant lieu sur les 3 ans à un contrat et une thèse Cifre (Gestion CNRS). A débuté en septembre 2021)
    • Siemens : « Etude d’un disjoncteur à vide » donnant lieu à un contrat sur 3 ans. Un stage de M2 et un étudiant en doctorat seront embauchés sur le sujet.
    • Mise en place d’une collaboration avec l’Université d’Antananarive (ESPA). Début janvier 2022.
  • Evènements
    • Réunion sur le PEPS énergie le 7 décembre.
    • Congrès FSO (septembre 2022) : membre du conseil scientifique.
  • Soutenances de Thèses
    • Thèse de Mr Francis Sambou. Soutenue le 24 novembre 2021.
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