I.3 Modes de décharge par effet de couronne
On appelle "décharge partielle" ou "effet de couronne"
l'ensemble des phénomènes liés à l'apparition d'une
conductivité d'un gaz dans l'environnement d'un conducteur porté
à une haute tension. Cette conductivité est due aux
phénomènes d'ionisation [6,13]. Dans le cas qui nous
intéresse, soit une goutte d'eau suspendue à la surface d'un
conducteur cylindrique, les phénomènes observés sont
qualitativement très semblables à ceux qu'on observe en
géométrie pointe-plan.
Deux types de décharge partielle, l'une en tension
continue positive, l'autre en tension continue négative ont
été distinguées. La décharge sous tension
alternative est une combinaison des deux précédentes. [6]
I.3.1 Effet de couronne en tension négative
Les électrons libres naturels et ceux
créés lors des avalanches électroniques sont
repoussés par la cathode vers la zone de champ électrique plus
faible tel qu'illustré sur la figure (I.4.a). Ceux-ci
s'attachent rapidement avec les molécules neutres et forment des ions
négatifs, figure (I.4.b). Pendant ce temps, les ions
positifs créés lors des avalanches électroniques
s'approchent de la cathode dans la zone de champ intense, figure
(I.4.c). Ils sont captés avant que les ions
négatifs ne s'éloignent suffisamment de la cathode pour modifier
plus le champ électrique dans la zone active. Les ions négatifs
forment alors la charge d'espace négative figure
(I.4.d). [2,9]
e-
e-
+
e-
+ +
e-
+
-
-
++
-
-
+
-
-
+ +
-
-
-
-
-
Figure I.4 Effet de couronne en tension
négative [2, 3]
En fonction du gradient de la tension, on note trois modes
d'émission des charges (aigrettes) en tension négative.
Premièrement, les impulsions de Trichel apparaissent dès que le
gradient critique est atteint. Le champ électrique dans la zone active
est diminué par la charge d'espace négative, ce qui provoque une
chute momentanée du courant de décharge. De ce fait, ce mode
prend la forme d'impulsions régulières dont la fréquence
augmente avec la tension appliquée. Au-delà d'une certaine
fréquence, les impulsions disparaissent et sont remplacées par
une décharge continue appelée lueur négative. Celle-ci se
produit lorsque les nuages d'ions négatifs ne sont plus capables de
stopper la propagation des impulsions de Trichel. En augmentant encore plus la
tension, on atteint l'effluve négatif. Cette décharge survient
juste avant le claquage. [1, 2, 9,10]
(a) impulsion de Trichel (aigrettes négatives) (b) train
d'impulsions (vitesse de balayage (c) détail d'une impulsion (vitesse
de
à la surface d'un conducteur toronné 0.2 ns/
carreau) balayage 50 ns/ carreau)
Figure I.5 Modes d'émission des charges en
polarité négative [3, 10]
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