Accurate Estimation of Frequency-Dependent Losses in High Voltage Test Transformers for the Assessment of Electric Discharge Powers

The work presented in this paper is related to the project GEMUDE (Genérateur Multifonction de Décharge Electrique) which aims to design a universal high-voltage generator for electrical discharge studies. To design this variable high voltage source that operates in the frequency range of 0 to 1 kHz, the assessment of transformer losses represents a crucial phase during the design process. These losses in the coils and iron core of the transformer are closely related to the frequency and nature of the materials used. This paper presents a comparative study of transformer losses using analytical methods and experimental calorimetry measurements. Steinmetz empirical formula is used to estimate magnetic core losses whereas coil losses are evaluated by solving Maxwell equations. The main goal is to control these losses to limit the internal temperature rise in the transformer through the implementation of an efficient cooling solution. The results obtained by the analytical method were satisfactory which confirm the feasibility of measuring the power absorbed by the various electrical discharge devices upstream of the high-voltage transformer. This is because it turns out that the power of the generator in charge is the total power of the electric discharge and the transformer losses. This method, termed Power Disparity Method (PDM). In this paper, it is an easy and reliable way as compared with high voltage measurement methods.

Élimination du Noir Eriochrome T par plasma glidarc

Résumé L’élimination d’une solution aqueuse de Noir Eriochrome T (NET), composé organique largement utilisé en industrie textile, a été effectuée par plasma glidarc. Ce procédé d’oxydation avancée (POA) met en jeu les espèces gazeuses actives créées dans la décharge, principalement les radicaux OH°, son dimère H2O2 et le peroxynitrite ONOO- (dérivé de l’oxyde nitrique). Ces espèces induisent des propriétés fortement oxydantes qui sont largement employées pour la destruction de déchets organiques. Outre les espèces oxydantes, certains composés issus du radical NO°(HONO et ONOOH) et présents en solution confèrent également au plasma des propriétés acidifiantes qui accélèrent ainsi les réactions d’oxydation. L’étude spectrophotométrique d’une solution de NET (15 µM) exposée à la décharge électrique a permis de révéler qu’aux premiers instants du traitement (t < 3 min), il se forme un composé intermédiaire qui absorbe à λ = 752 nm; la cinétique de décoloration observée présente une loi de variation d’ordre global égal à un avec une constante de vitesse k = 2,11 min‑1. Après 45 min de traitement, un taux de décoloration de 85,1 % est obtenu. Au bout du même temps, le composé présent initialement en solution à 15 µM se minéralise à 57,3 % avec une constante de vitesse k1 = 0,0188 min‑1. L’obtention d’un abattement de 67 % de la demande chimique en oxygène (DCO) avec une constante de vitesse k2 = 0,0253 min‑1 permet de confirmer que le composé se dégrade bien sous l’effet de la décharge. Par ailleurs, bien que la cinétique de disparition d’une solution plus concentrée (150 µM) soit plus lente (k3 = 0,0178 min‑1), le composé se décolore à 82,0 % et un taux de dégradation de 86,6 % est obtenu après une durée d’exposition de 50 min. Les analyses qualitatives effectuées juste après arrêt de la décharge ont également révélé la présence en solution des ions minéraux issus de la dégradation de la molécule.

Destruction plasmachimique d’urée et de thiourée par décharge électrique à pression atmosphérique

Résumé Le traitement à la pression atmosphérique de solutions aqueuses d’urée et de thiourée par plasma d’arc rampant en atmosphère d’air humide conduit à la dégradation totale de ces composés. Les cinétiques globales d’ordre nul ont des constantes voisines proches de 3•10‑6 s‑1. Le procédé met en jeu les espèces actives créées dans la décharge, les radicaux OH et NO, responsables des caractères chimiques principaux du plasma : oxydation du fait de la présence de OH (E°OH H2O = 2,85 V/ENH) et acidification, provenant de la formation d’acides nitreux et nitrique en solution. Ces résultats sont relatifs à des molécules modèles, mais suggèrent l’extension du procédé à la dégradation de molécules toxiques et d’effluents industriels soufrés.