MISE EN UVRE D'UNE METHODE INVERSE NUMERIQUE EN VUE DE L'ETUDE DE LA DYNAMIQUE D'UN ARC ELECTRIQUE DE COUPURE BASSE TENSION PAR UN DIAGNOSTIC MAGNETIQUE PDF Download
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Author: JEAN-PIERRE.. TOUMAZET
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Languages : fr
Pages : 174
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Book Description
LES TRAVAUX REALISES CONSISTENT A DETERMINER LA POSITION MOYENNE D'UN ARC ELECTRIQUE AUTO-SOUFFLE DANS UNE CHAMBRE DE COUPURE, EN BASSE TENSION. DES MESURES PONCTUELLES D'INDUCTION SONT REALISEES A L'AIDE DE CAPTEURS A EFFET HALL, ET NOUS PERMETTENT DE CALCULER LA POSITION ET LA FORME DE LA LIGNE DE COURANT EQUIVALENTE A L'ARC. NOUS AVONS UTILISE POUR CELA UN MODELE MATHEMATIQUE BASE SUR UNE MODELISATION MULTISEGMENTAIRE DE L'ENSEMBLE DU CIRCUIT ELECTRIQUE, A SAVOIR L'ARC ET LE CIRCUIT DE COUPURE. APRES AVOIR PROCEDE A DES TESTS DE VALIDATION DE NOTRE METHODE, NOUS AVONS PU ANALYSER LES DIFFERENCES DE COMPORTEMENT D'ARC EN MODIFIANT LA NATURE DES PAROIS DU DISJONCTEUR ET EN FAISANT VARIER L'INTENSITE DU COURANT D'ARC. ENFIN, LES VALEURS DU PRODUIT DE LA CONDUCTIVITE ELECTRIQUE PAR LA SECTION D'ARC ONT ETE EVALUEES DANS CHAQUE CAS ET INTERPRETEES EN UTILISANT L'INFORMATION FOURNIE PAR LA TENSION D'ARC.
Author: JEAN-PIERRE.. TOUMAZET
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Pages : 174
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LES TRAVAUX REALISES CONSISTENT A DETERMINER LA POSITION MOYENNE D'UN ARC ELECTRIQUE AUTO-SOUFFLE DANS UNE CHAMBRE DE COUPURE, EN BASSE TENSION. DES MESURES PONCTUELLES D'INDUCTION SONT REALISEES A L'AIDE DE CAPTEURS A EFFET HALL, ET NOUS PERMETTENT DE CALCULER LA POSITION ET LA FORME DE LA LIGNE DE COURANT EQUIVALENTE A L'ARC. NOUS AVONS UTILISE POUR CELA UN MODELE MATHEMATIQUE BASE SUR UNE MODELISATION MULTISEGMENTAIRE DE L'ENSEMBLE DU CIRCUIT ELECTRIQUE, A SAVOIR L'ARC ET LE CIRCUIT DE COUPURE. APRES AVOIR PROCEDE A DES TESTS DE VALIDATION DE NOTRE METHODE, NOUS AVONS PU ANALYSER LES DIFFERENCES DE COMPORTEMENT D'ARC EN MODIFIANT LA NATURE DES PAROIS DU DISJONCTEUR ET EN FAISANT VARIER L'INTENSITE DU COURANT D'ARC. ENFIN, LES VALEURS DU PRODUIT DE LA CONDUCTIVITE ELECTRIQUE PAR LA SECTION D'ARC ONT ETE EVALUEES DANS CHAQUE CAS ET INTERPRETEES EN UTILISANT L'INFORMATION FOURNIE PAR LA TENSION D'ARC.
Author: CORINNE.. BRDYS
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Languages : fr
Pages : 154
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LES TRAVAUX REALISES CONCERNENT LA MISE EN UVRE D'UNE METHODE DE DIAGNOSTIC DE LA DYNAMIQUE D'UN ARC ELECTRIQUE DE COUPURE EN BASSE TENSION. LA METHODE DEVELOPPEE EST BASEE SUR DES MESURES D'INDUCTION, PENDANT LE DEPLACEMENT DE L'ARC, A L'AIDE DE CAPTEURS A EFFET HALL. LE MODELE MATHEMATIQUE UTILISE EFFECTUE, A PARTIR DE CES MESURES, UNE OPERATION INVERSE ET RESTITUE L'EVOLUTION DE L'ARC, ALORS ASSIMILE A UNE SUCCESSION D'ELEMENTS DE COURANT RECTILIGNES ET FILIFORMES. CETTE METHODE PERMET EGALEMENT D'ANALYSER LES RECLAQUAGES POUR LESQUELS ON SUPPOSE UN ECHANGE DE COURANT ENTRE UN ARC SITUE AUX SOMMETS DES ELECTRODES ET UN AUTRE SITUE DANS UNE ZONE OU SUBSISTE UNE CONDUCTION RESIDUELLE. LES CONDITIONS D'OBTENTION DU RECLAQUAGE SONT PRECISEES. IL EST MIS EN EVIDENCE DEUX TYPES DE REAMORCAGE : SUR LE CONTACT MOBILE ET DANS UNE REGION DE LA CHAMBRE DE COUPURE OU L'ESPACE INTER-ELECTRODES EST LE PLUS FAIBLE.
Author: DOMINIQUE.. PEZAIRE
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Pages : 168
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LES TRAVAUX REALISES CONCERNENT L'ETUDE DE L'EVOLUTION DES PIEDS D'UN ARC ELECTRIQUE AUTO-SOUFFLE, DANS LA CHAMBRE DE COUPURE D'UN DISJONCTEUR BASSE-TENSION. LA METHODE D'ANALYSE PROPOSEE EST BASEE SUR UN DIAGNOSTIC MAGNETIQUE DE L'ARC PENDANT SON DEPLACEMENT, A PARTIR DE MESURES PONCTUELLES DE L'INDUCTION SELON UNE DIRECTION PRIVILEGIEE, A L'AIDE DE CAPTEURS A EFFET HALL. UN MODELE MATHEMATIQUE EST ETABLI EN PARTANT D'UNE APPROXIMATION FILIFORME ET RECTILIGNE DE LA COLONNE D'ARC ET DU CIRCUIT DE COUPURE. IL PERMET DE DETERMINER LES SITES DE MESURE DE L'INDUCTION ET DE CALCULER LA POSITION DES PIEDS D'ARC A UN INSTANT DONNE DE LA COUPURE. NOUS OBTENONS AINSI LES POSITIONS SUCCESSIVES DES PIEDS ANODIQUE ET CATHODIQUE SUR CHAQUE ELECTRODE PENDANT TOUTE LA DUREE DE L'ARC, AINSI QUE LEURS VITESSES DE DEPLACEMENT. LES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DE L'ARC SONT DETERMINEES SYSTEMATIQUEMENT EN FONCTION DE LA TENSION ET DU COURANT APPLIQUES AU CIRCUIT DE COUPURE. ENFIN, L'INCIDENCE DE LA POLARITE EST EXAMINEE ET LES CAS ATYPIQUES DE RECLAQUAGE SONT ABORDES
Author: ERIC.. DEBELLUT
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Languages : fr
Pages : 149
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LE DEPLACEMENT D'UN ARC ELECTRIQUE DANS UNE CHAMBRE DE COUPURE, EN BASSE TENSION, EST ETUDIE AU MOYEN D'UN OUTIL QUI PERMET D'EFFECTUER UN DIAGNOSTIC MAGNETIQUE : LA CAMERA MAGNETIQUE. ELLE EST CONSTITUEE DE 96 CAPTEURS COUVRANT UNE SURFACE D'OBSERVATION DE 25 CM 2. LES SIGNAUX SONT ENREGISTRES AVEC UNE PERIODE D'ECHANTILLONNAGE DE 0,64 S, CE QUI REVIENT A UNE VITESSE DE PRISE DE VUE DE 1 562 500 IMAGES PAR SECONDE. LES CAPTEURS D'INDUCTION MAGNETIQUE SONT DES MICROBOBINES, UTILISES POUR RECONSTITUER LA FORME DE L'ARC ASSIMILE A UN ENSEMBLE MULTISEGMENTAIRE DE CONDUCTEURS FILIFORMES. CE DISPOSITIF A ETE UTILISE POUR ETUDIER DES PHENOMENES TRES RAPIDES POUVANT INTERVENIR LORS DE LA COUPURE, TELS LES RECLAQUAGES. LA MODELISATION UTILISEE POUR L'ETUDE D'UN RECLAQUAGE EST BASEE SUR L'HYPOTHESE D'UN TRANSFERT DE COURANT ENTRE DEUX ARCS. CE MOYEN DE DIAGNOSTIC NOUS A PERMIS EGALEMENT DE REALISER UNE ETUDE SUR LES PHENOMENES ENGENDRES PAR LA PRESENCE DE SEPARATEURS SUR LE DEPLACEMENT DE L'ARC. DANS CES CONDITIONS, NOUS AVONS PRIS EN COMPTE DEUX CARACTERISTIQUES : LE NOMBRE DE SEPARATEURS ET LA NATURE DES MATERIAUX DONT ILS SONT CONSTITUES. LA PRESENCE D'UN SEPARATEUR INDUIT UN COMPORTEMENT PARTICULIER DE L'ARC : CELUI-CI RALENTIT A L'APPROCHE DU SEPARATEUR PUIS CONTINUE FINALEMENT SA PROGRESSION. CE FREINAGE S'EXPLIQUE PAR LE FAIT QUE L'ARC EST REFROIDI PAR LE SEPARATEUR. LA PRESENCE DE DEUX OU TROIS SEPARATEURS PROVOQUE UN EFFET NON SOUHAITE EN FAISANT OBSTACLE A L'ARC QUI NE PROGRESSE PLUS VERS LE FOND DE LA CHAMBRE DE COUPURE. PAR AILLEURS, NOUS N'AVONS PAS NOTE DE DIFFERENCES SUR LE COMPORTEMENT DE L'ARC EN PRESENCE DE SEPARATEURS MAGNETIQUES OU NON MAGNETIQUES.
Author: Jessica Almurr
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Languages : fr
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Ce travail est une contribution à l'étude de comportement d'un arc électrique au sein des appareils de coupure DC basse tension. Depuis plusieurs décennies, de nombreuses études portant sur le comportement d'un arc électrique au sein des appareils de coupure ont été investiguées, en particulier sur les disjoncteurs basse tension. Cependant, vu la complexité des phénomènes physiques qui interviennent, les études se focalisent sur un ou plusieurs paramètres qui influencent le mouvement de l'arc selon les techniques de coupure utilisées dans les appareils. Cette étude se consacre sur l'influence d'un fort champ magnétique externe sur le comportement d'un arc électrique établi dans l'air, sous pression atmosphérique et pour des courants allant du nominal In à la surcharge 4In. La problématique dans cette thèse sera abordée par deux approches l'une expérimentale et l'autre théorique en utilisant la simulation numérique. La première approche consiste à mettre en place un dispositif expérimental conçu pour reproduire un arc électrique dans des conditions similaires à celles trouvées dans l'interrupteur industriel. Le banc d'essai permet de faire varier les paramètres qui affectent le déplacement de l'arc, tel que l'intensité du courant, la vitesse d'ouverture des contacts, l'échappement et spécifiquement dans notre problématique l'intensité du champ magnétique extérieur appliqué. A cette fin, une bobine de Helmholtz est conçue pour générer un champ magnétique de l'ordre de 0,2 T, qui est équivalent à l'intensité d'un champ magnétique créé par un aimant permanent de type Néodyme intégré dans l'interrupteur industriel. Les résultats expérimentaux permettent d'accéder à la visualisation de la dynamique de l'arc électrique à l'aide d'une caméra rapide (89 000 images/s) ainsi qu'à la mesure des grandeurs électriques qui caractérisent la coupure. La deuxième approche consiste à développer des modèles tridimensionnels qui simulent le mouvement d'un plasma d'arc. Les modèles utilisés sont classiques, ils sont basés sur un système d'équations magnétohydrodynamiques pour la colonne d'arc à l'ETL. Pour la résolution numérique de ce système, nous avons choisi le logiciel commercial COMSOL Multiphysics. Ces modèles appliqués à l'interrupteur industriel simulent le comportement du plasma d'arc lors de la phase d'ouverture des contacts électriques ainsi que la commutation de l'arc sur les rails en présence d'un fort champ magnétique externe. Les simulations numériques permettent d'accéder aux grandeurs électriques et physiques de l'arc au cours de la coupure permettant d'aiguiller les choix techniques pour optimiser la conception. Enfin, des comparaisons entre simulations numériques et résultats expérimentaux sont présentées et discutées. Les résultats numériques ont été confrontés avec les résultats expérimentaux et ont montré un bon accord. Des améliorations du modèle sont discutées comme perspectives de ce travail.
Author: FREDERIC.. GUILLAUMOND
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Languages : fr
Pages : 248
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A L'OUVERTURE DES CONTACTS D'UN APPAREIL DE COUPURE, IL APPARAIT UN ARC ELECTRIQUE. LE CHAMP MAGNETIQUE CREE PAR LES CONDUCTEURS EXERCE UNE ACTION DE SOUFFLAGE SUR LA COLONNE DE L'ARC. APRES AVOIR SITUE L'ARC ELECTRIQUE PARMI LES PLASMAS DE LABORATOIRE ET ETUDIE SES PROPRIETES PHYSIQUES EN TANT QUE TEL, NOUS DECRIVONS LE DISPOSITIF EXPERIMENTAL, QUI CONSISTE EN LA MESURE DU COURANT, DE LA TENSION ET DU FLUX CREE PAR LA BOUCLE DE COURANT D'ARC. NOUS MESURONS LE FLUX ET EN DEDUISONS LA VARIATION DE SURFACE GENEREE PAR L'ARC, A L'AIDE D'UN DIAGNOSTIC ORIGINAL, LE PLANIMETRE ELECTROMAGNETIQUE, QUE NOUS ADAPTONS AU CAS D'UN APPAREIL DE COUPURE INDUSTRIEL. CETTE METHODE EST COMPLEMENTAIRE DE LA MESURE LOCALE DE L'INDUCTION MAGNETIQUE GRACE A DES SONDES PLACEES AU VOISINAGE DU PLASMA. UNE METHODE PSEUDO-INVERSE EST PROPOSEE, PERMETTANT DE RETROUVER LA DISTRIBUTION DE COURANT D'ARC A PARTIR DE LA CONNAISSANCE DE L'INDUCTION MESUREE AUX POINTS SONDES. L'ARC NE SE DEPLACE PAS IMMEDIATEMENT APRES L'OUVERTURE DES CONTACTS. IL STAGNE PENDANT UN CERTAIN TEMPS SUR LES CONTACTS, AVANT DE SE MOUVOIR VERS UNE STRUCTURE DISSIPATIVE, DANS LAQUELLE IL S'ETEINT. C'EST POURQUOI UNE PIECE FERROMAGNETIQUE (UN U DE SOUFFLAGE), ENTOURANT LA CHAMBRE DE COUPURE, EST UTILISEE PAR LES INDUSTRIELS POUR INTENSIFIER LE SOUFFLAGE DE L'ARC. LE TEMPS DE STAGNATION EST FORTEMENT INFLUENCE PAR LE CHAMP MAGNETIQUE. NOUS ETUDIONS LA CONFIGURATION MAGNETIQUE DU SYSTEME, CALCULONS LA FORCE MAGNETIQUE QUI S'EXERCE SUR LA COLONNE ET EN DEDUISONS UN COMPORTEMENT THEORIQUE DE L'ARC. LA COMPARAISON DE CELUI-CI AVEC L'EXPERIENCE MONTRE QUE LE U DE SOUFFLAGE UTILISE CONJOINTEMENT AVEC UN CHAMP MAGNETIQUE EXTERIEUR, PERMET DE STABILISER LA COLONNE DE L'ARC ET DE DIMINUER LE TEMPS DE STAGNATION, COMME LES MOUVEMENTS ALEATOIRES DE REAMORCAGE DE L'ARC ENTRE LES ELECTRODES. C'EST CE QUE CONFIRME L'ANALYSE DES CORRELATIONS ENTRE LES VARIATIONS DE SURFACE ET DE TENSION D'ARC. UNE ETUDE SPECTROSCOPIQUE RESOLUE DANS LE TEMPS PERMET DE METTRE EN RELIEF TROIS PHASES DISTINCTES DE LA VIE DE L'ARC, CORRESPONDANT A TROIS DOMAINES DE TEMPERATURE. NOUS MONTRONS QUE LES REAMORCAGES DE L'ARC SONT FAVORISES PAR UNE TEMPERATURE ELEVEE DES REGIONS EXTERIEURES DE LA COLONNE D'ARC
Author: Hélène Rachard
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Languages : fr
Pages : 170
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L'objectif de la these est la simulation du comportement bidimensionnel d'un arc electrique dans un appareil de coupure en basse tension dans l'air. Les disjoncteurs sont des elements essentiels dans un reseau electrique. Leur disfonctionnement peut avoir des consequences graves pour la securite. Lors d'une coupure du circuit electrique, les electrodes de l'appareil s'ecartent et un arc electrique apparait alors entre elles. Cet arc peut etre souffle ou bien mu par des forces magnetiques dans le but de l'eteindre le plus rapidement possible pour interrompre le passage du courant. L'arc electrique etant un plasma dont la temperature est tres forte (de l'ordre de 15000k), des phenomenes tres intenses d'erosion des materiaux et de compression peuvent provoquer la destruction des appareils. Le travail de these a consiste a developper pour les arcs electriques un code compressible a partir d'un noyau numerique existant au laboratoire. Cet objectif ayant ete realise, nous avons pu simuler l'evolution d'un arc pendant tout son deplacement dans la chambre de coupure sous l'effet des forces magnetiques. Une analyse des resultats de simulation a permis de mettre en evidence l'importance des ondes de pression sur l'ecoulement ainsi que celle des forces magnetiques sur la forme et le deplacement de l'arc. Les forces magnetiques sont de deux types: celle due a la presence des electrodes et celle due a l'arc lui-meme (force de striction). Cette derniere provoque un resserrement de la colonne d'arc alors que la force due aux electrodes va favoriser un deplacement plus ou moins rapide de l'arc. Nous avons pu egalement constater que la viscosite joue un faible role et que l'ecoulement n'a pas le temps de transiter vers la turbulence dans le type de configurations etudiees.
Author: Jean Quéméneur
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Languages : fr
Pages : 165
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Le Disjoncteur Basse-Tension (DBT) est un appareil classique de la distribution électrique depuis plus de cinquante ans. Mais aujourd'hui, avec l'arrivée de produits bas-coût fabriqués dans les pays émergents, les industriels sont soumis à une forte pression pour développer de nouveaux systèmes moins encombrants, utilisant d'autres matériaux, ou incorporant davantage de fonctionnalités. Cette recherche est très compliquée dans la mesure où le DBT est un système hautement multi-physique (mécanique, thermique, physique des matériaux, physique des plasmas, ...). De fait, le développement de nouveaux produits passe par un processus empirique long et coûteux. Cet effort pourrait être réduit par l'utilisation de modèles prédictifs permettant d'arriver plus vite à un système fonctionnel. De nos jours, avec l'augmentation des moyens de résolution numérique, de plus en plus de travaux portent sur la description multi-physique en 3D du DBT et notamment sur la chambre de coupure ou l'arc électrique est amorcé, se déplace et doit être éteint, l'objet de nôtre étude. Le travail de cette thèse se divise en deux axes complémentaires : le développement d'un modèle fluide 3D en méthode des volumes finis simulant l'arc électrique et son déplacement dans la chambre de coupure; ainsi que la mise en place d'un dispositif expérimental permettant d'analyser le phénomène physique en œuvre. Pour ces deux points la problématique est abordée dans une configuration simplifiée de DBT où l'arc se déplace entre deux rails parallèles dans une chambre parallélépipédique. Basé sur le savoir-faire du groupe AEPPT, un modèle numérique est établi pour simuler le plasma thermique. Les particularités de ce modèle, du fait de l'application, sont la nécessité d'une résolution précise du champ magnétique en utilisant le calcul de Biot & Savart pour les conditions limites ainsi que l'utilisation de méthodes permettant le déplacement et la commutation de l'arc. La validation de ce modèle se fera à géométrie similaire par confrontation avec l'expérience. En s'inspirant de précédents travaux nous avons réalisé une maquette expérimentale composée d'un réacteur faisant office de chambre de coupure et d'un mécanisme permettant l'amorçage de l'arc dans le réacteur par ouverture rotative du contact à vitesse contrôlée. D'autres paramètres modifiables sont la taille du réacteur ainsi que les matériaux qui le constituent. Les diagnostiques disponibles en plus de la mesure de courant et de tension sont l'imagerie rapide et la mesure de pression en différents points de la chambre de coupure. Notre expérience est utile pour la réalisation d'études paramétriques en découplant facilement les paramètres. En outre, par la mise en évidence des phénomènes prépondérants, notre maquette aide à la mise en place du modèle en plus de permettre sa validation expérimentale. Cette thèse est donc une étape cruciale vers la mise en place d'un modèle prédictif.
Author: DENIS.. CAJAL
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Languages : fr
Pages : 151
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Book Description
UN SYSTEME APPELE CAMERA MAGNETIQUE COMPRENANT UN ENSEMBLE DE MESURE, COMPOSE D'UNE CENTAINE DE MICROBOBINES ET DE CONDITIONNEURS, ET D'UN LOGICIEL D'ACQUISITION DE DONNEES PERMET GRACE A UN DIAGNOSTIC MAGNETIQUE LA VISUALISATION DES ALLURES D'ARC DANS UN APPAREIL DE COUPURE. ON A ADOPTE UNE MODELISATION MULTI-SEGMENTAIRE DE L'ARC ET DU CIRCUIT DE COUPURE. NOUS AVONS PU DETERMINER LA FORME ET LA VITESSE DE L'ARC POUR DIFFERENTES VALEURS DU COURANT PRESUME DE COURT-CIRCUIT. SON COMPORTEMENT A AUSSI ETE ANALYSE LORS DES RECLAQUAGES. ENFIN, LA COMPARAISON DE L'INDUCTION MAGNETIQUE MESUREE AVEC CELLE QUI SERAIT CREEE PAR LES ALLURES CALCULEES DE L'ARC A VALIDE L'HYPOTHESE D'UN CIRCUIT FILIFORME
Author: Fulbert Baudoin
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Languages : fr
Pages : 146
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Book Description
A partir d'une démarche progressive, ce travail est une contribution à la modélisation des arcs électriques dans les appareils de coupure basse tension : le disjoncteur, le contacteur, l'interrupteur et le sectionneur. La modélisation 2D d'un arc libre dans l'argon a permis de valider le code de calcul et d'étudier l'influence des paramétres géométriques, physiques et numériques sur les grandeurs caractéristiques du plasma thermique. A partir de cette étude, une modélisation 3D en régime stationnaire d'un arc électrique dans l'air à 50A est réalisée pour chaque dispositif de coupure. L'angle d'ouverture des contacts ainsi que la présence des amenées de courant sont pris en considération. Deux formes particulières sont analysées : une forme en "U" dans le cas du disjoncteur et une forme en "S"dans le cas du contacteur, de l'interrupteur et du sectionneur. Les résultats mettent en exergue l'influence d'un champ magnétique externe sur le galbe, la forme de l'arc électrique
