Modélisation magneto-hydrodynamique par la méthode des volumes finis : Application aux plasmas de coupure

In order to ensure the galvanic isolation of an electrical system following a manual operation or a default strike (overload, short circuit), current limitation properties of the electric arc are used, forcing a fast decrease to zero current. Modeling this process reveals complex, since it involves a large amount of physical phenomena (radiation, phase transitions, electromagnetism, fluid dynamics, plasma physics). In order to get a robust solving, enhancing strongly coupled resolution and time constants compatibility, the Finite Volume Method has been chosen,. This method was first implemented on intrinsic electromagnetism problems (current flow, magnetostatics including non-linear materials, and magnetodynamics), for which energy-based precision criteria have been defined. Once validated, the models have been successfully used in the Schneider's current-interruption dedicated software, thus allowing a significantly improved simulation of Schneider Electric circuit breakers.Afin de réaliser l'isolement galvanique d'une partie d'un sous-système électrique suite à une manœuvre ou l'apparition d'un défaut (surcharge, court-circuit), les propriétés de limitation de l'arc électrique, sont exploitées afin de forcer un retour rapide au zéro de courant. La modélisation de ce processus est complexe car il met en jeu un grand nombre de phénomènes physiques (rayonnement, changement de phase, électromagnétisme, mécanique des fluides, physique des plasmas). La volonté de privilégier une résolution fortement couplée de ces phénomènes et l'analyse de leurs constantes de temps caractéristiques ont conduit à privilégier la méthode des volumes finis afin d'aboutir à une résolution numérique robuste. Celle-ci a tout d'abord été mise en œuvre dans le cadre de problèmes intrinsèques d'électromagnétisme (électrocinétique, magnétostatique – y compris des milieux non-linéaires – et magnétodynamique) pour lesquels des considérations énergétiques ont conduit à élaborer des critères de précision basés sur des conservations locales. Les modèles ainsi validés ont été implémentés avec succès dans le code de coupure utilisé par Schneider Electric et ont permis de faire progresser significativement la modélisation des appareils de coupure développés par Schneider Electric