Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

UNIVERSITÉ DU QUÉBEC MÉMOIRE PRÉSENTÉ À L'UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À CHICOUTIMI COM

UNIVERSITÉ DU QUÉBEC MÉMOIRE PRÉSENTÉ À L'UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À CHICOUTIMI COMME EXIGENCE PARTIELLE DE LA MAÎTRISE EN RESSOURCES ET SYSTÈMES PAR MYRIAMHAMEL B.SC.A. INFLUENCE DE LA VARIATION DE LA TEMPÉRATURE AMBIANTE SUR LES VIBRATIONS INDUITES PAR EFFET DE COURONNE AOÛT 1991 bibliothèque Paul-Emile-Bouletj UIUQAC Mise en garde/Advice Afin de rendre accessible au plus grand nombre le résultat des travaux de recherche menés par ses étudiants gradués et dans l'esprit des règles qui régissent le dépôt et la diffusion des mémoires et thèses produits dans cette Institution, l'Université du Québec à Chicoutimi (UQAC) est fière de rendre accessible une version complète et gratuite de cette œuvre. Motivated by a desire to make the results of its graduate students' research accessible to all, and in accordance with the rules governing the acceptation and diffusion of dissertations and theses in this Institution, the Université du Québec à Chicoutimi (UQAC) is proud to make a complete version of this work available at no cost to the reader. L'auteur conserve néanmoins la propriété du droit d'auteur qui protège ce mémoire ou cette thèse. Ni le mémoire ou la thèse ni des extraits substantiels de ceux-ci ne peuvent être imprimés ou autrement reproduits sans son autorisation. The author retains ownership of the copyright of this dissertation or thesis. Neither the dissertation or thesis, nor substantial extracts from it, may be printed or otherwise reproduced without the author's permission. RÉSUMÉ L'objet de ce travail était l'étude de l'influence de la température ambiante sur les vibrations induites par effet de couronne d'un conducteur porté à la haute tension sous condition de pluie. L'amplitude de vibrations étant proportionnelle à la valeur crête du courant pulsatoire (Ip) observé lors du détachement de la goutte du conducteur, on a étudié plus précisément la variation du courant de décharge en fonction de la température ambiante sous les tensions continues positives et négatives. La gamme de température utilisée se situait dans l'intervalle 0° à 60° C. Les résultats obtenus ont démontré que l'élongation maximale de la goutte et par conséquent l'intensité du courant de décharge variait non seulement en fonction de la valeur du champ électrique mais aussi en fonction de la valeur de la température ambiante. Le courant de décharge diminuait lorsque la température augmentait. L'élongation critique était beaucoup plus grande pour les températures près de 0° C que pour les températures avoisinantes de 60° C. Cela a été expliqué principalement par la variation de la viscosité avec la température. 11 Les études théorique et expérimentale nous ont amené à la conclusion que l'amplitude de vibrations diminue lorsque la température ambiante augmente. Un modèle physique représentant le comportement d'une goutte d'eau soumise à une vibration sinusoïdale a été développé. On a déterminé la constante Keau d'un système masse-ressort modélisant une goutte d'eau à l'aide de résultats expérimentaux. REMERCIEMENTS Je remercie Monsieur Masoud Farzaneh, mon directeur de thèse, pour l'aide apportée et les judicieux conseils prodigués durant toute la durée de ce mémoire. Ma gratitude va également à Monsieur Mario Hamel pour son aide précieuse dans la conception du montage expérimental et à M. Claude D'Amours pour son aide technique. Je désire remercier également ma famille, mes amis et le personnel de l'Université du Québec à Chicoutimi, qui ont contribué de quelque façon que ce soit à l'avancement de ce travail de recherche. Table des matières Résumé i Remerciements iii Liste des figures vii Introduction 1 Chapitre I — Effet de couronne et ses conséquences 4 1.1 Définition 4 1.2 Processus de la décharge de couronne 4 1.3 Seuil critique de l'effet de couronne 5 1.4 Modes de décharge par effet de couronne 6 1.4.1 Effet de couronne en tension continue positive (configuration pointe-plan) 7 a) Impulsions au début du phénomène 7 b) Lueur de Hermstein 8 c) Effluves positifs 8 1.4.2 Effet de couronne en tension continue négative (configuration pointe-plan) 8 a) Impulsions de Trichel 8 b) Lueurs négatives 9 c) Effluves négatifs 9 1.4.3 Effet de couronne en tension alternative (configuration pointe-plan) 10 1.4.4 Décharge couronne sur une goutte d'eau sous tension continue 13 a) Polarité positive 13 b) Polarité négative 14 1.4.5 Décharge couronne sur une goutte d'eau sous tension alternative 15 1.5 Conséquences de l'effet de couronne dans l'air à la pression atmosphérique 16 1.5.1 Pertes 16 1.5.2 Interférences radio télévision 17 1.5.3 Bruit audible 17 1.5.4 Vibrations mécaniques 17 Chapitre II — Comportement des gouttes d'eau dans un champ électrique 21 2.1 Constatations d'ordre général 21 2.2 Modification du champ électrique due à la présence des gouttes d'eau 23 2.3 Les forces agissant sur une goutte d'eau et l'influence de la température 25 2.3.1 Forces d'adhésion 26 2.3.2 Forces de gravité 27 VI 2.3.3 Tension de surface 28 2.3.4 Forces électrostatiques 29 Chapitre III — Modélisation physique d'une goutte d'eau soumise à une vibration mécanique 33 3.1 Déformation de la goutte d'eau dans le temps 33 3.2 Modèle physique: Système masse-ressort 37 Chapitre IV — Études expérimentales et discussion 44 4.1 Problématique 44 4.2 Montage expérimental 44 4.3 Résultats expérimentaux 49 4.3.1 Influence de la fréquence et de l'amplitude de vibrations 51 4.3.2 Influence de la polarité du champ électrique 54 4.3.3 Influence de la température ambiante 57 4.3.4 Influence de la température sur les vibrations induites d'un conducteur sous une pluie artificielle 72 4.4 Calcul de la constante Keau du modèle physique de la goutte 77 4.5 Discussion des résultats 80 Chapitre V — Conclusion 84 Bibliographie 86 Vil Liste des figures Figure 1 : Mécanisme proposé pour 1 ' amorçage du mouvement 20 Figure 2: Angle de contact grand 26 Figure 3: Angle de contact petit 27 Figure 4: Position et accélération du conducteur en fonction du temps 35 Figure 5: Modèle physique d'une goutte d'eau 37 Figure 6: Position de la goutte et modèle physique correspondant 38 Figure 7: Position du conducteur et de la goutte 40 Figure 8: Graphe linéaire 41 Figure 9 : Différents composants du montage expérimental 47 Figure 10: Montage expérimental 48 Figure 11: Fréquence critique en fonction du volume des gouttes 52 Figure 12: Fréquence critique en fonction du déplacement 53 Figure 13: Champ électrique (Ed) en fonction du volume d'eau (c.c.+ et ce.-) 55 Figure 14: Champ électrique (Ed) en fonction du volume d'eau (fréquence 2,5 et 4 Hz) 56 Vlll Figure 15: Champ électrique (Ed) en fonction du volume d'eau (déplacement 1 et 5 cm) 58 Figure 16: Champ électrique (Ed) en fonction de la température ambiante (c.c.+ et ce.-) 60 Figure 17: Courant de décharge en polarité positive et négative 61 Figure 18: Courant de décharge (Ip) en fonction de la température ambiante 63 Figure 19: Champ électrique (Ed) en fonction de la température ambiante (c.c.+ avec et sans vibrations) 64 Figure 20: Champ électrique (Ed) en fonction de la température ambiante (ce- avec et sans vibrations) 65 Figure 21: Longueur critique en fonction la température ambiante 66 Figure 22: Volume optimum en fonction de la température ambiante 68 Figure 23a: Séquence de la déformation d'une goutte d'eau 69 Figure 23b: Séquence de la déformation d'une goutte d'eau 70 Figure 24: Position du conducteur correspondant à la séquence photographique 71 Figure 25: Montage expérimental avec conducteur lisse 73 Figure 26: Amplitude de vibrations et courants de décharge du conducteur aux dimensions réelles 76 Figure 27 : Position du conducteur et d'une goutte de 15 uL 79 Figure 28: Longueur critique et volume optimum sans vibrations 82 Figure 29: Longueur critique et volume optimum à 2,5 Hz 83 INTRODUCTION Les premières publications sur l'effet de couronne datent de 1911 avec les travaux effectués par un des génies de cette époque, M. F. Peek. Depuis ce temps, un nombre impressionnant de travaux de recherche concernant l'effet de couronne sur les lignes aériennes de transport d'énergie électrique ont été effectués et publiés. Ces recherches portaient essentiellement sur les pertes par effet de couronne et l'interférence radiophonique. Vers les années 1950, les très hautes tensions utilisées pour le transport d'énergie électrique ont amené les concepteurs à considérer un autre phénomène. En effet, en présence de pluie, de brouillard ou de neige mouillée, on observe des vibrations mécaniques induites par effet de couronne sur les conducteurs portés à la haute tension. L'étude des vibrations induites par effet de couronne, menée depuis quelques années à l'Université du Québec à Chicoutimi (UQAC), a permis d'identifier et de vérifier expérimentalement les mécanismes de ce type de vibrations. Selon l'auteur, M. M. Farzaneh, professeur-chercheur à l'UQAC, ce phénomène s'explique principalement par la présence intermittente de la charge d'espace et du vent électrique sous les gouttes d'eau suspendues au conducteur. La variation de la charge d'espace est due à la déformation des gouttes d'eau lorsqu'une tension élevée est appliquée au conducteur. En fait, la forme des gouttes d'eau adhérant aux conducteurs haute tension, soit hémisphérique ou cylindrique, est le résultat de l'interaction des forces d'origine électrostatique, d'adhésion, de tension de surface et de gravité. Pour déterminer l'effet de chacune de ces forces, on doit tenir compte des propriétés physiques de la goutte d'eau et tout particulièrement uploads/Litterature/ 1467729.pdf