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Auteur(s)
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Claude MENGUY : Chef de service au Laboratoire Central des Industries Électriques (LCIE)
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Les phénomènes d’électricité statique sont, souvent, assez mal connus des ingénieurs, même quand ils sont électriciens ou électroniciens. En effet, en électrostatique il convient de raisonner sur des quantités de charges constantes, alors que l’on est généralement plus familiers des sources de tension (V) constante ou des sources de courant ( I) constant. Par ailleurs, l’influence de grandeurs externes telles que l’humidité ou la présence de traces d’impuretés rend fréquemment ces phénomènes difficiles à interpréter et leur donne un caractère un peu mystérieux. Les notions de conducteurs et d’isolants prennent également, en électrostatique, une signification différente que celle qu’elles ont dans les domaines classiques du génie électrique.
Pour aider à mieux appréhender ces phénomènes, après avoir rappelé les notions fondamentales d’électrostatique 1, nous décrirons l’origine du phénomène appelé électrisation 3. Puis, nous dresserons un inventaire des nuisances et des dangers de l’électricité statique 4, qui touchent la quasi- totalité des industries. Nous indiquerons, ensuite, comment lutter contre cette électricité statique nuisible (§ 5 et 6). Pour terminer, nous montrerons que l’industrie peut également tirer parti de l’électrostatique grâce à ses applications 7.
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Rappels d’électrostatique
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7. Applications de l’électricité statique
Historiquement, la première application de l’électricité statique a été la réalisation de générateurs. Bien que limités à des cas très particuliers, on utilise toujours, en 1993, des générateurs électrostatiques. Toutes les autres applications exploitent les forces électrostatiques pour déplacer des particules solides ou des gouttelettes liquides dans un gaz ou dans un autre liquide.
7.1 Générateurs électrostatiques
D’une manière générale, ces générateurs permettent de convertir une énergie mécanique en énergie électrique. Ce sont des sources de haute tension généralement limitées à des valeurs faibles de courant (quelques milliampères).
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Le générateur le plus connu est celui de Van de Graaf [55]. Des charges sont créées, à la partie inférieure de la machine (figure 20), par effet couronne et déposées sur une courroie qui les entraîne à la partie supérieure où elles sont collectées sur une électrode à haute tension à nouveau par effet couronne.
La principale application de ces machines, qui peuvent générer des tensions de plusieurs mégavolts et des courants de quelques microampères, est la réalisation d’accélérateurs de particules pour la physique nucléaire. La plus grosse machine de ce type a été réalisée à Strasbourg ( Vivitron 35 MV) [56] .
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Pour réaliser des générateurs plus compacts, on a remplacé la courroie par un cylindre isolant tournant dans l’hydrogène comprimé (figure 21). Des générateurs de ce type, proposés par le Professeur Félici, ont été construits à Grenoble, par la Société Sames (pour la physique, les essais en haute tension continue, la peinture et le poudrage électrostatiques) jusqu’à des niveaux de tension de plusieurs centaines de kilovolts et quelques dizaines de milliampères. Leur caractéristique essentielle est une remarquable stabilité en tension.
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Ils sont aujourd’hui remplacés par des générateurs statiques électroniques présentant toujours une ondulation résiduelle gênante dans certaines applications....
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