Academic literature on the topic 'Générateur haute tension nanoseconde'

Cette étude a pour objet les décharges haute-tension nanoseconde dans l'air à des pressions supérieures ou égale à la pression atmosphérique, en géométrie pointe-plan, et leur application au déclenchement de combustion en mélange air/propane. Ces décharges fortement hors-équilibres sont susceptibles de former une concentration significative d'espèces réactives et nous analysons leur capacité à allumer un mélange combustible. Le générateur conçu est capable de fournir une impulsion de tension carrée de 40 à 80 kV avec un front de montée raide de 3 ns. A la pression atmosphérique, nous observons un type de décharge peu commun dans les précédentes études expérimentales de décharges couronnes : la décharge diffuse. On retrouve une décharge de type filamentaire en augmentant la distance pointe-plan ou en augmentant la pression, toutes choses égales par ailleurs. Nous mettons en avant par imagerie CCD rapide deux phases de développement de ces décharges, également analysées à l'aide de simulations COMSOL. Pour une pression de 1 bar, l'application de ces décharges à un mélange combustible air/propane provoque un allumage à la pointe, avec une énergie minimale de décharge de 8±2 mJ. L'inflammation est obtenue pour une impulsion de tension unique, et la richesse minimum pour l'obtenir est 0,7. La question de la contribution de l'apport radicalaire en comparaison de l'apport thermique à l'apparition du noyau de flamme se pose. L'analyse paramétrique basée sur l'effet de l'atome d'oxygène sur les délais d'inflammation montre qu'il est nécessaire de convertir entre 0,5 et 0,8% d'oxygène moléculaire pour pouvoir allumer à délai équivalent et avec 100 K de moins par rapport à une auto-inflammation. Par ailleurs, la température du gaz à 1 mm de la pointe a été mesurée par spectroscopie Raman spontanée, en collaboration avec le laboratoire CORIA (Rouen) : cette température reste proche de l'ambiante pour une énergie de 30 mJ et une concentration de propane de 1,7 %. Ainsi les radicaux jouent probablement un rôle non négligeable dans le déclenchement de combustion par décharge nanoseconde mono-impulsionnelle.

Ce travail de thèse porte sur l'application de décharges haute-tension, ayant des temps de montée de l'ordre de la nanoseconde, dans des domaines en pleine expansion actuellement. Cette étude s'articule autour de deux grands axes de recherche que sont la combustion et la spectroscopie. La première des applications potentielles dans le domaine de la combustion, l'allumage d'un mélange combustible en configuration pointe-couronne, nous a permis de valider cette technique d'allumage et de la comparer à un allumage classique par étincelle. Ce type d'allumage permet d'initier la combustion d'un mélange propane-air à richesse 1, à température ambiante, pour des pressions comprises entre 1 et 7 bars. La seconde application concerne la stabilisation de flamme liftée turbulente en sortie d'injecteur, par un plan de décharge en configuration fil-fil à barrière diélectrique. Ce procédé permet, pour une hauteur de stabilisation donnée, d'augmenter la vitesse débitante de près de 80%. L'énergie électrique injectée dans les décharges streamer correspond à 1/1000ème de l'énergie de la flamme. La limitation technique actuelle de ce type de stabilisation se situe au niveau de la fréquence de répétition des décharges (< 300 Hz). Dans le domaine de la spectroscopie, l'application de décharges streamer, en configuration fil-fil à barrière diélectrique, dans un mélange Argon-Hydrogène, permet de générer une émission entre 185 et 350 nm due à la transition dissociative de H2 (a3S+g-->b3S+u). L'ajout d'un gaz tampon, l'Hélium, permet d'accroître de 50% l'efficacité de la source
This thesis work concerns the application of high-voltage discharges, having rise time about the nanosecond, in fields in full expansion nowadays. This study is articulated around two large research orientations which are combustion and spectroscopy. The first of the potential applications in the field of combustion, the ignition of a combustible mixture in configuration point-to-crown, enabled us to validate this technique of ignition and to compare it with a traditional ignition by spark. This type of ignition makes it possible to initiate the combustion of a stoechiometric propane-air mixture, at ambient temperature, for pressures ranging between 1 and 7 bars. The second application relates to the stabilization of turbulent lifted flame at exit of injector, by a discharge sheet in wire-wire configuration with dielectric barrier. This process allows, for a height of stabilization given, to increase the flowing speed of almost 80%. The electric power injected into the streamer discharges corresponds to 1/1000th of the flame energy. The current technical limitation of this type of stabilization is at the level of the discharges repetition rate (< 300 Hz). In the field of spectroscopy, the application of streamer discharges, in wire-wire configuration with dielectric barrier, in a Argon-Hydrogen mixture, makes it possible to generate an emission between 185 and 350 nm due to the dissociative transition from H2 (a3S+g-->b3S+u). The addition of a buffer gas, Helium, makes it possible to increase by 50% the source efficiency

Dans les systèmes de hautes puissances pulsées, le stockage inductif présente un avantage indéniable vis-à-vis du stockage capacitif du fait de sa plus forte densité d’énergie. L’exploitation de cet avantage nécessite toutefois l'utilisation d'un interrupteur à ouverture pour générer l'impulsion de tension. En outre, compte tenu de la demande croissante de générateurs impulsionnels fiables, en particulier pour les applications industrielles, il devient indispensable de recourir aux composants semi-conducteurs. La diode SOS (Semiconductor Opening Switch), développée dans les années 1990 à l'Institute of Electrophysics en Russie, est un candidat idéal pour la commutation état solide à ouverture, de par sa capacité à générer des impulsions de haute puissance de manière fiable et répétitive, tout en offrant une longue durée de vie et un fonctionnement exempt de maintenance. Cependant, le manque de fabricants de diodes SOS limite leur utilisation à grande échelle. Par conséquent, cette thèse se concentre sur l’étude de diodes disponibles dans le commerce (OTS : Off-The-Shelf) capables de commuter rapidement des courants élevés et de générer des tensions nanosecondes pouvant atteindre 500 kV. Plusieurs types de diodes, incluant les diodes de redressement, à avalanche, à temps de récupération rapide et de suppression de tension transitoire (TVS) ont été étudiés en tant qu’interrupteurs à ouverture, en comparaison avec les diodes SOS de référence. Pour mener à bien cette étude, des bancs d’essai à basse, moyenne et haute énergie (respectivement 25 mJ, 10 J et 40 J) ont été mis au point. Afin d’augmenter leur efficacité énergétique, ces bancs utilisent un circuit basé sur un élément magnétique unique : un transformateur impulsionnel saturable. Plusieurs noyaux magnétiques nanocristallins ont été examinés sur le banc de 10 J dans le but d’optimiser les performances du transformateur. Parmi les diodes étudiées sur les bancs de 25 mJ et 10 J, les diodes TVS et les diodes de redressement ont émergé du lot, démontrant des performances de temps de commutation de l'ordre de la nanoseconde et de tensions générées de plusieurs kilovolts. Enfin, un prototype de générateur de hautes puissances pulsées de 40 J (GO-SSOS) basé sur un interrupteur OTS composé de diodes de redressement a été développé. Le rendement énergétique du système varie de 35% à 70% selon la valeur de la charge, et la puissance crête obtenue est supérieure à 300 MW. Sur une charge de 1 kΩ, l'impulsion de tension générée atteint une amplitude de 500 kV avec un temps de montée de 36 ns et une largeur à mi-hauteur de 80 ns. La reproductibilité des impulsions à une fréquence de répétition de 60 Hz est démontrée, ainsi qu’une application de génération de décharges couronnes. Les travaux prouvent la fiabilité des diodes OTS en mode SOS, ne révélant aucune dégradation après quelques milliers d'impulsions générées. Ils ouvrent également la voie à l’utilisation de cette technologie pour des applications industrielles telles que la stérilisation par faisceau d’électrons
In pulsed power systems, inductive energy storage has an advantage over capacitive storage because of its higher energy density. Exploiting this advantage requires the use of an opening switch to generate the voltage pulse. Moreover, the growing need for reliable pulsed power generators, particularly for industrial applications, strongly supports the adoption of solid-state solutions. The Semiconductor Opening Switch (SOS) diode developed in the 1990s at the Institute of Electrophysics in Russia is an ideal candidate for solid-state opening switching because of its ability to reliably generate high-power pulses at high repetition rates while offering long lifetime and maintenance-free operation. However, the lack of SOS diode manufacturers prevents their widespread use. This thesis is therefore devoted to the study of off-the-shelf (OTS) diodes capable of rapidly switching high currents and generating nanosecond voltages of up to 500 kV. The research includes the investigation of various diode types including rectifier, avalanche, fast recovery, and transient voltage suppression (TVS) diodes as opening switches in comparison with state-of-the-art SOS diodes. Low, medium, and high-energy (25 mJ, 10 J, and 40 J respectively) test benches are developed for the experiments. Their circuits use a single magnetic element – a saturable pulse transformer – resulting in high energy efficiency. Several nanocrystalline cores are examined for optimum transformer performance at an energy of 10 J. Among the diodes investigated at 25 mJ and 10 J energy, the TVS and rectifying diodes stand out particularly promising with nanosecond switching time and generated voltages in the kilovolt range. Finally, a 40 J pulsed power generator prototype (GO-SSOS) based on an OTS opening switch consisting of rectifier diodes is developed. The GO-SSOS achieves a peak power of more than 300 MW with an energy efficiency ranging from 35% to 70% depending on the load value. Across a 1 kΩ load, the voltage pulse generated reaches 500 kV amplitude with a rise time of 36 ns and a pulse width of 80 ns. The system shows high reproducibility at a repetition rate of 60 Hz and is used to demonstrate a corona discharge application. The work proves the reliability of the OTS diodes in SOS mode, revealing no degradation after thousands of pulses. It also offers the prospect of using this technology in industrial applications such as electron-beam sterilization

Le travail présenté dans cette thèse constitue une contribution au développement de dispositifs entrant dans le cadre de la génération de fortes puissances électriques pulsées. Le chapitre 1 est consacré à l'étude de thyristors haute tension fonctionnant en transitoires rapides. Les performances de différents types de thyristors sont analysées. Un certain nombre de commutateurs que nous avons réalisés sont présentés ainsi qu'une application relative à un électrofiltre fonctionnant sous alimentation pulsée. Le chapitre 2 analyse le fonctionnement de deux dispositifs amplificateurs de tension : le générateur de Marx et le transformateur d'impulsions. Concernant les générateurs de Marx, on analyse le rôle des éléments parasites qui contribuent à leur bon fonctionnement dans une structure classique utilisant des commutateurs à gaz et l'on propose une modification de cette structure initiale afin d'en améliorer leur déclenchement. Cette étude débouche sur les réalisations de générateurs de Marx à éclateurs à air et de générateurs de Marx à thyristors. Un transformateur d'impulsions haute tension est développé afin de résoudre un problème de reproductibilité de signaux ULB. Enfin, le chapitre 3 présente notre contribution à l'étude du générateur d'onde foudre SUPER DICOM, réalisé par THALES pour le Centre d'Essais Aéronautique de Toulouse (C.E.A.T.). Différents moyens de déclenchement des éclateurs de ce générateur sont testés et comparés. Pour terminer, une étude comparative portant sur les performances des éclateurs à air représentatifs de ceux utilisés pour ce générateur a été menée, sous tensions continue et impulsionnelle et pour deux matériaux : le laiton et le graphite.

Le travail présenté dans cette thèse concerne l'amélioration des performances d'un démonstrateur radar ultra large bande (ULB) pour la détection de mines dans le sol. Un générateur d'impulsions haute tension (HT) ultra brèves et d'un dispositif d'adaptation d'impédances (balun) destiné à être inséré entre le générateur 50 Ohm; et des antennes bifilaires 200 Ohm; sont particulièrement détaillés. Le premier chapitre présente les caractéristiques principales des radars ULB et une synthèse bibliographique des outils expérimentaux nécessaires pour l'ULB. Le second chapitre est consacré au générateur d'impulsions HT ultra brèves basé sur la technologie d'un commutateur à gaz pressurisé (hydrogène). Le principe de fonctionnement et les caractérisations d'atténuateurs réalisés pour ces expériences sont également reportés. Après divers paramétrages, le temps de montée des impulsions peut être réduit à 90 ps, la durée à mi-hauteur minimale est de 600 ps, la tension de sortie et la fréquence de répétition peuvent atteindre respectivement 30 kV et 2,5 kHz. Une simulation du dispositif est comparée aux résultats pratiques de commutation. Dans le chapitre 3, nous avons regroupé les études du balun et d'un amplificateur de tension pouvant alimenter le générateur car ces deux dispositifs sont deux transformateurs à lignes de transmission (TLT). Le principal défaut des TLT réside dans les pertes dues aux lignes secondaires. Nous avons solutionné ce problème par l'utilisation de ferrites dont nous explicitons le fonctionnement. Cette étude débouche sur la réalisation d'un TLT 10 étages de gain 10 et d'un balun dont la bande passante est comprise entre 30 kHz et 3 GHz. Une simulation de l'ensemble des résultats expérimentaux vient compléter l'interprétation des phénomènes. Enfin, dans le chapitre 4, les résultats d'essais réalisés en chambre anéchoïde portant sur l'ensemble du système d'émission ainsi que des perspectives relatives à l'évolution de l'ensemble sont présentés.

Les plasmas froids dans l’air à pression atmosphérique ont trouvé de nombreuses applications ces dernières années. Grâce à une chimie très réactive, les plasmas froids offrent une solution prometteuse pour le traitement bio-médical. Dans ce contexte, deux dispositifs d’exposition au plasma sont présentés :• le premier dispositif permet de générer des DBD (Décharges à Barrière Diélectrique) sur une échelle de temps nanoseconde (ns-DBD). L’échantillon biologique joue le rôle d’une électrode. La décharge se développe dans l’intervalle d’air entre la surface du diélectrique et l’échantillon biologique.• le.second dispositif d’exposition permet de générer des DBD de surface sur une échelle de temps nanoseconde (ns-SDBD). La décharge se forme le long de la surface du diélectrique, à proximité de l’électrode active. Pendant l’exposition au plasma, l’échantillon est placé face à l’applicateur. Contrairement à l’applicateur DBD, la décharge n’est pas directement en contact avec la solution biologique.Les deux systèmes d’exposition au plasma sont conçus de façon similaire, leurs dimensions autorisent l’exposition d’un échantillon biologique placé dans une boite de Petri classique. La cible biologique est un ensemble de cellules cancéreuses placées dans une solution de culture. Le travail présenté est essentiellement expérimental. Il se concentre sur la caractérisation électrique des décharges. Le plasma est créé avec des impulsions haute tension (de 4 kV à 11 kV), sur des temps très courts (de 10 ns à 14 ns de largeur) et avec des temps de montée brefs (2,5 ns, en fonction du générateur utilisé). Dans la configuration ns-DBD, l’énergie déposée par le plasma par impulsion est de l’ordre du mJ. En configuration ns-SDBD, l’énergie déposée est calculée, elle est de l’ordre de quelques dizaines de μJ. Une étude préliminaire sur le traitement d’échantillons biologiques est réalisée dans la configuration ns-SDBD. La viabilité de cellules de glioblastome est présentée en fonction de l’énergie déposée dans le plasma par impulsion. Selon les résultats de cette première étude, le plasma ns-SDBD a un effet sur la viabilité des cellules exposées dans les conditions décrites
Cold plasmas in atmospheric pressure air have been used in many different applications in the past few years. Because of its high chemical reactivity, cold plasma treatment appears to be a promising solution for biomedical applications. In this context the study and realization of nanosecond plasma exposure devices for biomedical applications are presented :• the first exposure device generates DBD (Dielectric Barrier Discharge) on a nanosecond time scale (ns-DBD). The biological sample acts as an electrode. The discharges develops in the air gap be- tween the dielectric layer and the biological sample.• The second exposure device generates surface DBD on a nanosecond time scale (ns- SDBD). The discharge develops along the dielectric layer surface close to an active electrode. During plasma exposure, the biological sample faces the discharge device. By contrast to the DBD configuration, the discharge is not in direct contact with the surface of the solution.Both exposure devices are designed in a same way,. the dimensions allow plasma treatment of biological sample contained in a standard Petri dish. The biological targets are cancer cells in a liquid culture medium. The work is mainly experimental. It focuses on the electrical characterization of discharges. The plasma is created using short (10-14 ns of FWHM) high-voltage (up to 4 or 11 kV) pulses of fast rise times (2-5 ns depending on the pulse generator). In the ns-DBD configuration the energy deposited into plasma per pulse is in the order of millijoule. In the ns-SDBD configuration, we calculated the energy deposited into plasma per pulse in a range of tens of μJ. A preliminary study on treatment of biological samples by ns-SDBD plasma is performed. The glioblastoma cells viability was presented as a function of the energy deposited into plasma per pulse. According to this preliminary result the ns-SDBD plasma has an influence on the viability of the cells in the given conditions

Les plasmas non-thermiques à haute pression sont très étudiés pour comprendre en détails les mécanismes de développement des décharges qui les créent et les processus cinétiques induits. Ils activent une chimie hors-équilibre spécifique très intéressante pour de nombreuses applications. De fortes concentrations d'espèces très réactives sont ainsi générées avec un coup énergétique relativement faible. A pression atmosphérique, la décharge est généralement filamentaire et instable. Ces dernières années, des études ont mis en évidence de nouveaux types de décharges stables et diffuses, au sens de l'extension spatiale de la décharge qui peut s'étendre sur des échelles centimétriques. Ces décharges sont très intéressantes car elles combinent à la fois un important volume plasmagène, et des champs électriques très élevés. Cependant, la physique de ces décharges est mal connue.Les travaux menés dans cette thèse aborderont tout d'abord des mécanismes physiques de déclenchement de la décharge. Différents régimes de décharge seront présentés par des mesures d’imagerie rapide et par l'étude des signaux électriques. En particulier ils détermineront l'influence de la tension sur les vitesses de propagation et les profils d'intensité lumineuse. Nous mesurerons ensuite la distribution spatio-temporelle du champ électrique et étudierons ces spécificités. Puis nous étudierons comment l'énergie injectée participe à la réactivité chimique de la décharge. Notamment, la température et les densités absolues d’espèces réactives majoritaires (O, O3, N2(B,C)) sont mesurées. Enfin, nous nous intéresserons aux mécanismes de relaxation énergétique en post-décharge. De nombreux diagnostics, souvent complémentaires, permettront de lier la succession des processus physico-chimiques au cours du développement temporel de la décharge depuis son déclenchement jusqu'à sa relaxation complète
Non-thermal high-pressure plasmas are extensively studied to understand in detail the development mechanisms of the discharges that create them and the kinetic processes induced. They activate a specific non-equilibrium chemistry that is very interesting for many applications. High concentrations of highly reactive species are thus generated with a relatively low energy consumption. At atmospheric pressure, the discharge is generally filamentary and unstable. In recent years, studies have identified new types of stable and diffuse discharges, in the sense of the spatial extension which can extend over centimetre scales. These discharges are very interesting because they combine both a large plasma volume and very high electric fields. However, the physics of these discharges is not well known.The work carried out in this thesis will addressfirst of all, physical mechanisms of triggering of the discharge. Different discharge regimes will be presented through rapid imaging measurements and the study of electrical signals. In particular, they will determine the influence of voltage on propagation rates and light intensity profiles. We will then measure the spatial and temporal distribution of the electric field and study its specificities. Then we will study how the injected energy contributes to the chemical reactivity of the discharge. In particular, the temperature and absolute densities of the majority of reactive species (O, O3, N2(B,C)) are measured. Finally, we will look at the mechanisms of energetic relaxation in post-discharge. Many diagnostics, often complementary, will make it possible to link the succession of physico-chemical processes during the temporal development of the discharge from its initiation to its complete relaxation

La production de champs électromagnétiques intenses semble être, aujourd'hui, une application majeure des systèmes générateurs de fortes puissances électriques pulsées. La simplicité de mise en œuvre d'une solution « tout électrique » permet des adaptations expérimentales et une maintenance aisée, ce qui en fait un choix technologique privilégié. Dans ce contexte, nous avons développés, avec l'appui de THALES, deux sources impulsionnelles subnanosecondes récurrentes fondées sur l'utilisation de générateurs haute tension à fronts raides de type Marx, et des diviseurs capacitifs adaptés à la mesure de ces transitoires rapides en haute tension. Chacune de ces sources pulsées compactes est pilotée par un chargeur autonome et est associée à une antenne d'émission ultra large bande pour former un dispositif d'émission d'ondes de forte puissance. En collaboration avec le laboratoire XLIM, une antenne à ondes progressives existante a été modifiée pour supporter les fortes puissances mises en jeu. Les deux dispositifs d'émission complets ainsi constitués ont été caractérisés. Les facteurs de mérite (produit de l'amplitude du champ rayonné par la distance à laquelle il est mesuré) atteints sont de 223kV pour le premier dispositif et 436kV pour le second.

La lutte contre la pollution atmosphérique est un enjeu majeur de ce XXIème siècle. Le centre deMarcoule du CEA développe différents procédés de traitement de déchets issus du nucléaire parincinération/vitrification qui génèrent des gaz de combustion nécessitant un traitement. Pour cefaire, le CEA utilise la précipitation électrostatique, technique de traitement d’effluents gazeuxemployée pour la filtration des particules fines.Cette thèse est consacrée à l’optimisation des performances d’un électrofiltre alimenté parhautes puissances pulsées. L’un des objectifs est de dimensionner et réaliser une nouvelle électrodeémissive adaptée au développement d’un nouveau procédé d’incinération. Cette nouvelle électrodecouplée à son alimentation HT, dont les paramètres électriques ont été optimisés, ont permisd’obtenir des rendements de filtration maximum durant des temps de fonctionnement enadéquation avec des applications industrielles. L’impact des caractéristiques physico-chimiques despoussières sur l’efficacité de filtration a été analysé.Une étude spécifique a également porté sur l’évolution des différents régimes de décharge quise développent dans l’électrofiltre de manière à identifier les phénomènes responsables de la chuted’efficacité du procédé. Les bénéfices de l’électrode émissive et d’un générateur hybride, combinantdes impulsions de tension superposées à un fond continu, ont clairement été mis en évidence parleurs effets sur l’initiation des "back corona" et par conséquent sur la durée de fonctionnement àrendement optimal
The fight against air pollution is a major issue in the twenty-first century. The center of Marcouleof CEA develops different waste treatment processes by incineration / vitrification that generatecombustion gases requiring treatment. To do this, the CEA uses the electrostatic precipitation, atechnical waste gas treatment employed for thin particles filtration.This thesis is dedicated to optimizing the performance of an electrofilter supplied by high pulsedpowered. One of the goals is to size and achieve a new emissive electrode adapted to thedevelopment of a new incineration process. This new electrode coupled to its High Voltage (HV)power supply, which electrical parameters were optimized, allowed to obtain maximum filtrationefficiency during operating times in line with industrial applications. The impact of thephysicochemical characteristics of dusts on the filtration efficiency was analyzed.A specific study also focused on the evolution of different discharge conditions that develop inthe electrofilter to identify the phenomena responsible for the process efficiency fall. The intake ofthe emissive electrode and a hybrid generator, combining a continuous background voltagesuperimposed with impulses, has clearly been demonstrated by their effects on back coronainitiation and therefore on the optimal efficiency operation duration

Les procédés de traitement de surface sont utilisés à l'échelle industrielle pour améliorer les performances de pièces mécaniques en introduisant des contraintes résiduelles de compression. Cette mise en compression de surface permet de limiter l'amorçage et la propagation de fissures dans le matériau. Ceci permet d'augmenter de façon significative la durée de vie en fatigue des pièces mécaniques ainsi traitées. L'utilisation de ces procédés dans l'industrie a démontré leur efficacité, mais aussi leurs limitations et inconvénients. Les défauts récurrents consistent en une profondeur traitée faible, une dégradation de l'état de surface (rugosité), des difficultés de contrôle, une contamination du matériau traité, etc. Ces défauts ont conduit à l'élaboration de nouveaux procédés innovants qui permettent de meilleures performances en évitant certains des inconvénients succinctement évoqués. Parmi ces procédés innovants, le traitement de surface par impulsion électromagnétique semble particulièrement intéressant. Ce procédé met en œuvre un puissant champ magnétique transitoire pour engendrer des forces de Laplace dans une pièce métallique et induire des contraintes résiduelles. Il n'existe que peu d'informations dans la littérature et il n'existe aucun dispositif expérimental de ce procédé. Cette thèse est dédiée à la conception et la réalisation d'un prototype de mise en compression électromagnétique. Le premier chapitre de cette thèse est un état de l'art des technologies de mise en compression et du procédé de mise en compression par impulsion électromagnétique. Ainsi, les besoins de ce procédé sont identifiés et les technologies pouvant répondre à ces besoins sont explorées. Le deuxième chapitre, après une sélection de la structure globale du dispositif, va consister aux dimensionnements des éléments du prototype EMP. Cette étude commencera avec une étude sur l'inducteur qui va être utilisé avant de continuer sur le dimensionnement du stockage d'énergie et de l'interrupteur de décharge. Afin de valider le dimensionnement des composants précédents, une simulation électromagnétique 3D du système est réalisée. L'assemblage du prototype est présenté dans le troisième chapitre ainsi qu'une première campagne d'essai sur un alliage d'aluminium. Deux types d'éprouvettes sont testées : une éprouvette fine pour vérifier visuellement la mise en compression (essai Almen) et une éprouvette massive afin d'évaluer la profondeur traitée. Une modélisation multiphysique 3D du procédé est réalisée afin de corréler ces résultats avec l'expérience. Dans un dernier chapitre, une étude exploratoire est menée sur un matériau ferromagnétique, le mumétal, pour visualiser l'influence des contraintes résiduelles sur les propriétés magnétiques de ce dernier
Penning processes are widely used in industries to apply compressive residual stresses into the most solicited part of mechanical pieces. In that way, the compressive residual stresses limit the priming and the propagation of micro-cracks in the material. This increases significantly the lifespan of the treated mechanical piece under fatigue stresses. These existing peening processes have proved their efficiency and also their limitations and weaknesses. The main recurrent defaults are a shallow depth of treatment, a degradation of the surface condition, a random control of the treatment, a material contamination, etc. These problems have led towards the development of news innovative peening processes which allow better performance avoiding some previous defaults briefly evoked. Among these news processes, the electromagnetic peening process seems especially interesting. This process uses high energy electromagnetic fields to induce Lorentz forces into a metallic piece and thus residual stresses. Actually, there is not much information about this process in the literature and no prototype was ever built. The work of this thesis is dedicated to development and realization of an electromagnetic peening prototype. The first chapter of this thesis adresses the state of the art of major peening processes actually in industrial use. Next, the electromagnetic peening process, or EMP process, is described and the electrical needs are exposed. A second state of the art is made about the technological solutions to respond to the EMP needs. The second chapter is about the conception of the EMP prototype with the electrical structure adopted in the previous chapter. The first step is about the inductor sizing to generate an electromagnetic field sufficient enough for a peening application. Next, the storage system is designed depending on the inductor parameters and finally the closing switch is created considering the electrical parameters used for the EMP process. To validate the previous results, a 3D electromagnetic simulation is done. The prototype assembly is presented in the third chapter and also the first experimental test on the EMP prototype. To begin with, an aluminium alloy with low yield strength is selected to be treated. Two different samples forms are used, a thin one, to realize a similar test to the Almen test and thick one to check the EMP depth of treatment. A 3D multiphysics simulation of these experiments is made and these numeric results are next correlated to the experimental ones. In the fourth chapter, an exploratory study is realized on the effects of the residual stresses on magnetic properties of ferromagnetic material, the mumetal