Effet triboélectrique

[nono6531]

Bonjour,

Je cherche à comprendre le fonctionnement d'une sonde triboélectrique permettant de surveiller des rejets de poussière.
J'ai pu trouver sur le net des informations générales, cependant je souhaite pouvoir réaliser les calculs théoriques, permettant de connaitre l'intensité en entrée de la carte électronique.
Il me suffira de reporter la valeur sur une droite afin d'obtenir la concentration.
La poussière, dans le conduit de cheminée, est essentiellement composée de particules de métaux lourds passant à proximités de la sonde, placée à l'intérieur du conduit. La sonde est composée d'une âme en acier inoxydable et recouvert d'une gaine en PEEK (diélectrique)
Je me pose plusieurs questions.
- Est ce que le champ électrique, crée par effet triboélectrique, se produit entre 2 particules de poussières ou entre la particule de poussière et la sonde ?
- La charge électrique se dépose en un seul point sur l'âme de la sonde (diélectrique) comment je peux calculer la charge totale déposée sur la sonde ?
- Ensuite il y a un transfert de charge par contact entre la gaine et l'âme (l'âme est reliée à la carte électronique), cependant la gaine est isolante comment un transfert de charge peut-il se produire ?

Vos réponses me seront précieuses et ouvriront certainement d'autres questions.

Bien cordialement
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[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
Pas facile votre problème.
D'abord, contrairement aux idées reçues (et à la racine "tribo"), l'électrification ne se fait pas par frottement mais par contact. Le frottement ne sert qu'à augmenter la surface de contact.

Dans votre cas, peut-être qu'il y a électrisation au moment du choc des particules avec la sonde. Peut-être aussi que les particules sont déjà chargées (c'est courant pour de particules entrainées).

Pour ce qui est du fonctionnement de votre sonde, il est possible que le PEEK soit suffisamment conducteur pour les tensions et courants concernés (tous les isolants sont un peu conducteurs).

Pouvez-vous nous donner les références ou le fabriquant de la sonde. Peut-être que l'on peut arriver à lire entre les lignes.

Mais de là à faire des calculs théoriques, il y a un monde.
Au revoir.

[nono6531]

Bonjour,

Tout d'abord merci de l’intérêt que vous portez à mon sujet.
j'ai pu récupérer au près du fournisseur la doc technique de la sonde (en pièce jointe)
Si il y a effectivement un contact entre la particule et la sonde, je dois calculer le champ électrique qui se dépose sur la sonde :
E = F/Q
Pour calculer F, je peux utiliser la loi de Coulomb:
F = 1 / (4Pi * 1*1.0005) * ((q*q’)/d²)

Cependant, je dois diviser par la distance qui est, si il y a contact, nulle. J'ai donc un problème.

Est ce que je me trompe totalement de stratégie de calcul ?

[LPFR]

Bonjour.
Après une lecture en diagonale du manuel, je conclus:
- l'appareil donne une indication de la charge déposée par les particules. Il ne mesure en aucune façon la concentration de particules dans l'absolu.
- il mesure la charge déposée par des particules déjà chargées (ce que j'avais soupçonné). Il n'électrise pas les particules.

Les particules ne déposent pas de champ électrique mais une charge électrique. À condition d'être déjà chargées. Mais vous ne connaissez pas leur charge. Donc, le seul moyen de connaître le nombre de particules est d'étalonner l'appareil avec un autre système absolu de comptage de particules (filtre en parier, par exemple).

Votre attaque avec la loi de Coulomb est totalement erronée. Oubliez.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[nono6531]

Bonjour,

en effet la sonde ne mesure pas de concentration, un enregistreur traite l'information en sortie de la carte électronique de la sonde.
Si je comprend bien les particules s'électrisent entre elles dans le conduit de cheminée. Je dois donc m'appuyer sur le potentiel de charge statique de chaque particule (Q=n*e-)
Lorsque les particules passent à proximité de la gaine isolante de la sonde, elles génèrent un potentiel électrique en un point "A" (V=k*q/r). Et, comme il y a plusieurs particules, il y a une superposition des potentiels au point "A".

Lorsque le diélectrique est chargé, est-ce que le principe est le même que pour un condensateur, qui possède également un diélectrique entre les armatures ?

Merci

[LPFR]

Bonjour.
Je pense que vous devriez réviser les notions de base de l'électricité. Vous mélangez le potentiel avec la charge.
Et même pour "le" potentiel il ne faut pas oublier qu'il n'y a pas "le" potentiel. La seule chose que nous savons définir, calculer et mesurer ce sont les différences de potentiel entre deux endroits ou situations. Dans la formule que vous écrivez, on a pris comme potentiel de référence (pris comme zéro) le potentiel à l'infini.
Une particule chargée qui passe près de la sonde ce créera pas de courant continu mais un courant transitoire dans les deux sens. Un peu comme le vent crée par une voiture en mouvement sur le côté de la route. Et l'amplitude de ce va-et-vient, dépendra de la distance, la vitesse, et la charge de la particule.
Et comme il y a plein de particules à toutes les distances le résultat sera nul (ou presque).

De plus, même s'il y a des particules chargées dans les gaz, il y a presque un nombre équivalent des charges de signe opposé. Des électrons libres, par exemple. Le gaz est électriquement neutre (ou presque).

Ce qui peut arriver dans votre sonde est que des particules tapent ou se collent à elle par attraction électrostatique et y déposent toute ou une partie de leur charge électrique. Ceci crée une tension (suivant le signe de la charge déposée) et cette tension crée un courant à travers l'isolant imparfait.

Comme je vous le disais depuis le début, je ne vois pas sur quoi appuyer un début de calcul théorique.
Au revoir.