Modélisation du comportement thermique des varistances à base d'oxyde de zinc en vue de leur application aux parafoudres

Abstract

Les matériaux céramiques à caractéristiques électriques non linéaires prennent de plus en plus d’importance dans leur utilisation en électronique quand il s’agit de très faibles signaux ; en électrotechnique quand il s’agit de tensions et courants forts. Les réseaux de transport et de distribution d’énergie électrique sont le siège de perturbations soit d’origine atmosphériques telle que la foudre, ou de manœuvre, engendrant ainsi des défaillances au niveau du matériel. Depuis un certain nombre d’années, l’apparition des varistances à base d’oxyde de zinc est venue remplacer avantageusement l‘ancienne technologie qui se basait sur des céramiques au carbure de silicium. Leur grand intérêt réside dans la non linéarité très accentuée de leur caractéristique électrique I (V) ; l’exploitation de ces caractéristiques a permis la réalisation de parafoudre sans éclateur pour tous les niveaux de tension. L’avantage essentiel des varistances à base d’oxyde de zinc est que les parafoudres réalisés sont plus simples que les parafoudres au carbure de silicium qui nécessite des éclateurs et des systèmes de répartition de potentiel. Le but du travail présenté dans ce mémoire porte sur trois axes principaux qui sont : - L’élaboration du matériau, - L’étude de la dégradation, sous des contraintes en températures et en tension, - Et enfin l’étude d’un modèle permettant la simulation de l’équation de la chaleur dans une varistance ; Ce modèle de simulation consiste à la résolution de la chaleur par la méthode des éléments finis, de cette simulation, des courbes ont été tracées montrant l’évolution de la température dans une variance en fonction des grandeurs géométriques et des contraintes électriques. Ces résultats sont comparés à des mesures expérimentales.