Etude et conception d'un étage de mise en forme d'impulsions ultra ...

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Figure 3.7 – Vue 3D d’une galette (a),(b) et d’un assemblage de 4 étages (c). grant les condensateurs et les éclateurs dans un boîtier en fibre de verre complètement démontable. Le nombre de condensateur peut ainsi être adapté en fonction des besoins. Les générateurs de Marx ISL sont uniquement mono-coup ou faiblement répétitifs (environ 2 Hz). Les plus gros embarquent jusqu’à 27 étages chargés sous 50 kV. Les versions compactes utilisées dans cette étude comportent entre 6 et 12 étages chargés jusqu’a 35 kV et leur volume est de moins de 50 litres. 48
4.1 Introduction CHAPITRE 4 LA COMMUTATION PAR ÉCLATEUR Les commutateurs sont les éléments communs à tous les systèmes de forte puissance pulsée. Le temps de montée, la forme et l’amplitude de l’impulsion issue d’une source dépendent fortement de leurs performances. Les éclateurs font partie de la famille des commutateurs à fermeture associés aux générateurs à stockage d’énergie capacitive. La rupture (ou claquage) rapide d’un milieu diélectrique séparant les électrodes est à la base de leur fonctionnement. Malheureuse- ment, le claquage est un phénomène statistique pour lequel il n’est parfois possible de donner qu’une grossière estimation de la probabilité de déclanchement pour des condi- tions de champ électrique données. D’un point de vue microscopique, le claquage repose sur une réaction en chaine : l’avalanche. La présence de particules chargées ayant acquis une énergie suffisante entre deux collisions produit l’ionisation par impact initiant cette réaction. Dans la plupart des cas, les particules dominantes dans ce processus sont des électrons possédant une mobilité nettement plus importante que les ions. Ces électrons tirent leur énergie de l’accélération due au champ électrique inter-électrode. La quantité d’énergie dépend de l’amplitude du champ, de l’état d’excitation initial mais également du libre parcours moyen entre deux collisions. Ce dernier facteur est directement lié à la densité du ma- tériau diélectrique utilisé. Pour cette raison, le seuil de champ électrique conduisant aux claquages est plus élevé dans les solides que dans les gaz. Cependant, les gaz possèdent l’avantage de revenir naturellement à leur condition initiale alors que les solides sont localement détruits après un claquage.
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UNIVERSITE DE LIMOGES ECOLE DOCTORA
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