F. D’EUSTACHIO, "Interruption statique : état de l'art et perspectives", Mémoire CNAM, Information et communication pour ingénieur, 18 juin 2013, 36 pages.
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Titre : F. D’EUSTACHIO, Interruption statique : état de l'art et perspectives, Mémoire CNAM, Information et communication pour ingénieur, 18 juin 2013, 36 pages.

Cité dans :[THESE140] F. D’EUSTACHIO, Les enjeux des systèmes HVDC dans les réseaux de transport d’électricité, Mémoire CNAM, Information et communication pour ingénieur, 17 décembre 2013, 33 pages.
Auteur : Fabrice D’EUSTACHIO

Info : Mémoire présenté en vue d'obtenir l'UE « Information et communication pour ingénieur » SESSION 2012 / 2013
Date : 18 Juin 2013
Pages : 1 - 36
Lien : EUSTACHIO-01.pdf - 577 Ko, 36 pages, version du 3 septembre 2013.
Vers : Table des matières
Vers : Bibliographie

Résumé :
L’appareillage électrique d’interruption est indispensable dans tous les circuits électriques.
A l’heure d’aujourd’hui, la technologie statique à base de semi-conducteur est peu répandue, à contrario de la technologie électromécanique.
Les composants semi-conducteurs commandés souffrent d’une problématique majeure : une chute de tension à l’état passant engendrant des pertes par puissance dissipée.
Cette particularité est d’autant plus problématique pour la conception d’un disjoncteur statique dont sa fonction principale est de conduire en permanence le courant dans l’attente d’un courant de défaut.
Cependant, la technologie statique à base de semi-conducteurs peut résoudre les désavantages de la technologie électromécanique : l’érosion des contacts provoquée par l’arc électrique lors de la séparation des contacts électriques, ainsi que les nuisances sonores émises lors de chaque cycle d’ouverture/fermeture des contacts de l’appareil.

Mots_clés : semi-conducteur, statique, interruption, électromécanique, appareillage électrique


Table des matières

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Introduction 1

Chapitre 1. Interruption du courant électrique 2
1.1 Définition de la fonction d’interruption 2
1.2 Les différentes techniques d’interruption statique 3
1.3 L’interruption statique à base de semi-conducteurs 3

Chapitre 2. Interruption statique : structures de base 4
2.1 Généralités 4
2.2 L’isolation galvanique 5
2.2.1 Circuit d’entrée pour la commande 5
2.2.2 Influence de la nature de la tension de commande (DC ou AC) 5
2.3 La stratégie de commande 6
2.3.1 Relais et contacteurs (AC) 6
2.3.2 Disjoncteur 7
2.4 L’interrupteur statique de puissance : structures 8
2.4.1 Quadrants de fonctionnement 9
2.4.2 Réseau d’alimentation électrique de type continu (DC) 10
2.4.3 Réseau d’alimentation électrique de type alternatif (AC) 10

Chapitre 3. L’interruption statique : particularités 12
3.1 Problèmes fondamentaux liés à l’interruption d’un courant 12
3.2 Ecrêtage 13
3.2.1 Protection par diodes 14
3.2.2 Protection par circuit RC 14
3.2.3 Protection par varistance 14
3.2.4 Protection additive à la varistance 15
3.3 Limitation de la température de fonctionnement 16
3.3.1 Nécessité d’un dissipateur thermique 16
3.3.2 L’origine des pertes 17
3.3.3 Dimensionnement 17
3.4 Choix des composants 18
3.4.1 Critères de choix 18
3.4.2 Comparatif des différentes familles de semi-conducteur 19
3.4.3 Dimensionnement : particularités pour le disjoncteur 19
3.4.4 Choix du composant en fonction de l’application 21

Chapitre 4. Synthèse et perspectives 22
4.1 Synthèse 22
4.2 Evolutions 23
4.2.1 Nécessité d’évolution des interrupteurs de puissance 23
4.2.2 Solution palliative : l’interruption statique hybride 23
4.3 Perspectives 24
4.3.1 Quelques applications actuelles 24
4.3.2 Applications futures : protection des réseaux Supergrid 24

Conclusion 25


Bibliographie

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Références : 14
[1] : Schneider Electric, 2000. Coupure par la technique fusible Techniques de coupure des disjoncteurs BT, cahier technique n°154.
[2] : LETURCQ Philippe. Techniques de l’ingénieur, document D3100. Composants semi-conducteurs de puissance : caractères propores.
[3] : Square D Company, 2004. Disjoncteurs comportant des éléments résistants à coefficient de température positif. [en ligne], Disponible sur : < http://www.google.com/patents/EP0934596B1?cl=fr > (consulté en Mai 2013)
[4] : TIXADOR Pascal, BRUNET Yves. Techniques de l’ingénieur, document D2705 [en ligne]. Applications de puissance à haute température critique. Disponible sur : < http://books.google.fr/books?hl=fr&lr=&id=A-F5g8IrmNIC&oi=fnd&pg=PA2&dq=limiteur+courant+supraconduction&ots=dNdxznLS0n&sig=86Rmcr29kIsVX-vc1DUI24dgV5A#v=onepage&q=limiteur%20courant%20supraconduction&f=false > (consulté en Mai 2013)
[5] : COINTE Yannick, 2007. Limiteur supraconducteur de courant continu [en ligne]. Institut National Polytechnique de Grenoble. Disponible sur : < http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/30/05/52/PDF/These_COINTE.pdf > (consulté en Mai 2013)
[6] : MEYER Jean-Marc, 2000. Etude et réalisation d’un disjoncteur hybride ultra-rapide à base de thyristors IGCT. Lausanne, EPFL.
[7] : Académie de Rennes. L’optocoupleur, [en ligne]. Disponible sur : < http://bonemine.lycee-ledantec.ac-rennes.fr:2008/pdf/fiches/Optocoupleur.PDF > (consulté en Mai 2013)
[8] : Académie de Nice. La protection des canalisations par disjoncteur, [en ligne]. Disponible sur : < http://www.ac-nice.fr/apollinaire/GEET/distribution/les-disjoncteurs.pdf > (consulté en Mai 2013)
[9] : Viêt PHUNG Luong, 2010. Etude des structures d’interrupteurs intégrables bidirectionnels en tension et en courant : le transistor bipolaire symétrique. Université François RABELAIS, Tours.
[10] : Ferrieux Jean-Paul. Composants semi-conducteurs de puissance. Université Joseph Fourrier
[11] : ABB. Composants Composants IGCT de haute puissance au silicium pour applications dans le secteur moyenne tension [en ligne]. Disponible sur : < http://library.abb.com/global/scot/scot256.nsf/veritydisplay/3ed3db03e797bdb1c1256b9d004c46f9/$File/Zh97hs_F.pdf > (consulté en Mai 2013)
[12] : Mahfudz Surya Atmadji Ali, 2000. Direct current hybrid breakers : a design and its realization [en ligne]. Disponible sur : < http://alexandria.tue.nl/extra2/200001242.pdf > (consulté en Mai 2013)
[13] : Enerzine. Les enjeux technologiques R&D du Supergrid ,2011 [en ligne]. Disponible sur : < http://www.enerzine.com/15/12372+les-enjeux-technologiques-r-d-du-supergrid+.html > (consulté en Mai 2013)
[14] : http://www.audeladeslignes.com. R&D : protéger un réseau THT en courant continu contre les court-circuits,2012 [en ligne]. Disponible sur : < http://www.audeladeslignes.com/proteger-reseau-tht-courant-continu-court-circuits-18182 > (consulté en Mai 2013)


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