Author: Eric NOCTURNEPublisher:
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Contribution à l'étude du défaut de court-circuit inter-spires dans les bobinages statoriques des machines asynchrones
Author: Eric NOCTURNEContribution à l'étude des machines électriques en présence de défaut entre-spires
Author: Babak VaseghiPublisher:
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Languages : fr
Pages : 154
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Le principal objectif de nos travaux était l'établissement de modèles suffisamment précis pour étudier le comportement des machines électriques en présence d'un défaut de court-circuit entre spires et d'en déduire les signatures pertinentes pour la détection de ce type de défaut. L'autre objectif était de dimensionner des machines électriques à courant de court-circuit d'amplitude limitée pour réduire le risque de propagation du défaut. La première approche de modélisation consiste à effectuer une étude complète en utilisant la méthode d'éléments finis pas à pas dans le temps. Les résultats obtenus par ce modèle "éléments finis" concernant une MSAP et une MAS, saines et aussi en présence de plusieurs défauts "entre spires" de niveaux de sévérité différents, concordent avec ceux obtenus expérimentalement sur deux bancs d'essai. La seconde approche a consisté à mettre au point un modèle "circuits électriques" dont la complexité dépend du type de structure magnétique et du type de bobinage de la machine étudiée. Nous avons proposé deux méthodes de détermination des paramètres : 1- des méthodes numériques (éléments finis) ; 2- l'établissement des nouvelles expressions analytiques. Dans le dernier chapitre, une méthode basée sur la segmentation des aimants sous un pôle qui n'est en fait qu'une démultiplication du nombre de pôles au rotor sans modification du bobinage statorique est proposée est utilisé pour réduire le courant de défaut.
Impact d'un court-circuit interne au stator d'une machine asynchrone sur les phénomènes générés par la denture
Author: Sana JelassiPublisher:
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Languages : fr
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D'une manière générale l'étude des machines électriques peut être entreprise suivant différents niveaux de complexité. L'approche la plus simple considère une machine idéalisée pour laquelle on s'intéresse aux phénomènes principaux, notamment ceux qui génèrent le couple électromagnétique moyen. Si on s'intéresse aux phénomènes secondaires, parfois difficiles à appréhender, comme les bruits et vibrations, les pertes fer, ou le flux de dispersion des machines électriques, il est nécessaire d'avoir une approche plus complexe. C'est dans ce contexte que s'inscrit notre travail dans lequel on s'intéressera plus particulièrement à la machine asynchrone fonctionnant dans des régimes nonconventionnels. L'originalité de notre étude réside dans l'analyse, par une approche semi analytique, des phénomènes précités dans des cas d'une machine présentant un défaut de court-circuit entre spires statoriques. Les objectifs de ce travail sont multiples, on s'intéressera tout d'abord à l'étude de l'effet du défaut sur les phénomènes générés par la denture de manière à pouvoir apprécier son importance sur les dégradations des performances de la machine. Le deuxième point consiste à étudier les moyens de minimisation des pertes fer et des vibrations par conception, en ajustant certains paramètres géométriques de la machine, évitant ainsi le recours à des actions extérieures comme l'injectiond'harmoniques de courant. Le dernier point consiste à corréler les pertes fer et les vibrations avec le champ magnétique de dispersion. Cette corrélation permet par exemple d'estimer le niveau de dégradation des performances lors d'un fonctionnement non conventionnel de la machine.
Contribution à la détection des défauts statoriques des actionneurs à aimants permanents
Author: Najla Haje ObeidPublisher:
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Grâce à leurs avancées techniques en termes de poids, performances et fiabilité, les machines synchrones sont de plus en plus utilisées dans le domaine de transport et en particuliers dans l'aéronautique. Les stratégies de maintenances de ces systèmes électriques sont alors indispensables afin d'éviter des surcouts liés à des temps d'arrêt non planifiés. Ce document propose une analyse des conséquences d'un défaut inter-spires intermittent naissant dans l'enroulement statorique d'une Machine Synchrone à Aimants Permanents (MSAP). Ce type de défaut correspond à l'état peu avancé d'un futur court-circuit permanent. Jusqu'à présent, les études menées se sont limitées à la détection de courts-circuits inter-spires permanents. L'objectif de cette analyse est de définir une méthode de détection de ce type de défaut qui soit facile à mettre en œuvre. A partir d'une étude analytique du courant statorique d'une MSAP contrôlée en courant en présence de court-circuit intermittent, nous avons étudié l'impact des différentes grandeurs influençant la perturbation du courant. Nous avons constaté que la forme de la perturbation créée par le défaut était toujours la même et qu'elle était la signature du défaut intermittent dans le courant. Par la suite cette étude analytique a été validée expérimentalement. Dans la partie suivante nous avons étudié la sensibilité des méthodes de détection des courts-circuits inter-spires permanents appliquées au cas du court-circuit intermittent. Ces méthodes se sont révélées inadaptées pour la détection du défaut étudié dans ce travail. Nous avons donc proposé une méthode dédiée qui est basée sur la détection de la signature du défaut et qui utilise une transformation en ondelette adaptée. Il s'agit d'une méthode de détection de forme qui permet non seulement de détecter le défaut intermittent mais aussi de le distinguer des autres types de défauts. La performance de la méthode a été validée par les résultats de simulation et de manipulation. Dans une dernière partie, une étude plus générale sur le suivi de vieillissement des enroulements est proposée. Elle est basée sur le suivi de l'évolution des courbes d'admittance hautes fréquences d'un bobinage au cours du temps en utilisant les fonctions de transfert de ce dernier.
Contribution au diagnostic de la machine asynchrone par estimation paramétrique
Author: Smai͏̈l BachirPublisher:
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Pages : 209
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Le travail de recherche présenté dans ce mémoire concerne la mise en oeuvre d'une méthodologie de diagnostic de la machine asynchrone basée sur l'estimation paramétrique. Dans une première étape, les différentes techniques de surveillance des entraînements électriques ont été recensées afin d'analyser brièvement leurs performances respectives. Une méthodologie générale de surveillance de procédés industriels est ensuite élaborée. Cette technique s'appuie sur une modélisation de la signature de défauts en associant un mode commun (modèle sain) et un mode différentiel (de défaut) et sur une méthodologie d'estimation paramétrique permettant l'adjonction de l'expertise de l'utilisateur. Une étude expérimentale avec une bobine à noyau de fer, structure de base des machines électriques, a alors permis de valider cette approche. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés à l'application de cette stratégie à la surveillance des défauts statoriques et rotoriques de la machine asynchrone. Exprimé dans le repère diphasé de Park, un modèle original de la machine asynchrone en défaut de court-circuit de spires statoriques et de rupture de barres rotoriques est présenté. La procédure de diagnostic, appliquée sur l'ensemble des modèles de défaut proposés, a été validée expérimentalement. En parallèle, nous nous sommes attachés à améliorer et à généraliser cette approche, en minimisant le nombre de capteurs nécessaires au diagnostic afin de simplifier et de fiabiliser cette méthodologie, et en adaptant des algorithmes récursifs pour une détection en temps réel des défauts.
Diagnostic des machines électriques par fusion d'informations
Author: Miftah Aldwiab Abubaker IrhoumahPublisher:
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Languages : fr
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L'objectif de cette thèse est de montrer l'apport de méthodes de fusion pour améliorer la détection de défauts de courts-circuits entre spires du bobinage statorique de machines asynchrones et synchrones avec une analyse du champ extérieur. Dans ces travaux, nous avons cherché à améliorer l'analyse des signaux fournis par plusieurs capteurs placés autour dela machine par l'utilisation de méthodes de fusion dans le cadre de la théorie des fonctions de croyance. La fusion s'effectue à deux niveaux, tout d'abord, sur des indicateurs extraits des variations des amplitudes des harmoniques sensibles mesurées par deux capteurs placés autour de la machine, à 180° l'un de l'autre, en fonction des variations de charge. Nous avons plus particulièrement exploité les informations «Sens de Variation d'Amplitude » (SVA) et «Rapport d'Amplitude» (RA) qui sont fusionnées entre eux. Nous avons également défini un coefficient de corrélation qui indique le niveau de corrélation entre les amplitudes mesurées par les deux capteurs lorsque la charge varie. Lorsque la machine estsaine le coefficient de corrélation est proche de 1 ; et il diminue lorsqu'un défaut apparait. L'autre niveau de fusion d'information se situe au niveau des capteurs positionnés autour de la machine sur une ceinture de capteurs. On sait en effet que la détection d'un défaut est plus efficace lorsque les capteurs sont placés dans l'axe de la bobine en défaut. La multiplication des capteurs permet d'augmenter les chances de détection du défaut, en utilisant le formalisme des fonctions de croyance pour modéliser le processus de fusion.
Minimisation active des contraintes générées par les défauts dans les machines électriques
Author: Elmehdi BahriPublisher:
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Languages : fr
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Les travaux réalisés dans la thèse ont permis de développer une méthodologie permettant de réduire les ondulations de couple générées par un défaut statorique dans une machine synchrone avec aimants montés en surface. Deux types défaut ont été traités : le déséquilibre du bobinage statorique, illustré dans l'étude par un manque de spire, et un court- circuit entre spires. Les composantes harmoniques de couple générées par ces types de défaut ont été identifiées et nous avons déterminé la composante inverse de courant à injecter dans l'alimentation pour réduire la composante harmonique de couple principale, qui est à deux fois la fréquence d'alimentation. Deux approches ont été utilisées pour déterminer cette composante inverse de courant : une approche basée sur l'induction d'entrefer issue du calcul analytique prenant en compte l'effet magnétique des courants dans chaque encoche et une approche basée sur les vecteurs espaces flux et courant. Cette deuxième approche permet de mettre en œuvre le principe de correction avec une simulation matlab-simulink, qui donne des résultats probants, que la machine fonctionne en boucle ouverte commandée en fréquence, ou en autopilotée, insérée dans une boucle de régulation de vitesse. Nous avons également mis en œuvre les dispositifs expérimentaux permettant de valider l'étude théorique. Le banc utilisé comprend une machine synchrone à aimants et sa charge. La Machine synchrone est alimentée par un onduleur et commandée par un système dSPACE permettant de contrôler la composante inverse de courant et d'assurer l'autopilotage. Un accéléromètre correctement placé permet de mesurer les vibrations tangentielles, générées par les fluctuations de couple. Pour les deux types de défaut, la réduction de l'harmonique de vibrations tangentielles à deux fois la fréquence d'alimentation a été mise en évidence suite à l'injection d'une composante inverse de courant. Une bonne concordance apparait entre la théorie et l'expérimentation pour ce qui est de l'amplitude de la composante inverse.
Contribution à l'étude et au diagnostic de la machine asynchrone
Author: Ai͏̈cha AbedPublisher:
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Languages : fr
Pages : 148
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Utilisée dans la plupart des entraînements électriques, la machine asynchrone tend à supplanter la machine à courant continu ainsi que la machine synchrone en raison de ses nombreuses qualités, et principalement de son faible coût et de sa robustesse. Ainsi, une réflexion générale est engagée en matière de modélisation et de diagnostic des défauts stator/rotor. Plus particulièrement, nous proposons d'étudier les défauts rotoriques (ruptures des barres au rotor). En premier temps, nous développons deux modèles de la machine asynchrone pour la simulation des ruptures de barres rotoriques. Nous présentons dans la suite trois méthodes pour la détection de ce défaut. Le principe de la détection est basé sur l'analyse spectrale du courant statorique afin de suivre l'évolution des fréquences liées au défaut. Enfin, une étude du défaut en présence d'une commande vectorielle classique est présentée ouvrant une nouvelle voie vers un diagnostic dans le cas d'une vitesse variable. Une partie expérimentale a permis de vérifier l'exactitude des résultats théoriques et a montré l'efficacité des méthodes développées.
Contribution au diagnostic et a l'analyse de défauts d'une machine synchrone à aimants permanents
Author: Kawthar AlamehPublisher:
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Languages : fr
Pages : 186
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L'avènement des aimants permanents et les progrès récents dans l'électronique de puissance ont joué un rôle majeur dans l'évolution de la motorisation électrique des véhicules. Actuellement, les machines synchrones à aimants permanents (MSAP) grâce à leurs performances, et surtout leur efficacité énergétique, sont considérées comme les candidats idéaux pour les chaînes de traction des véhicules hybrides et électriques. Toutefois, en raison du vieillissement des matériaux, des défauts de fabrication ou des conditions de fonctionnement assez sévères, différents types de défauts sont capables de survenir dans les composants de la machine, ses organes de commande ou de mesure. Pour répondre aux exigences de sûreté, de fiabilité et de disponibilité, l'intégration d'une approche de surveillance et de diagnostic de défauts, dans le groupe motopropulseur électrique automobile, devient de plus en plus primordiale. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse est de contribuer au diagnostic et à la caractérisation de défauts dans la MSAP par une analyse vibratoire. En premier temps, des approches analytiques de modélisation de la MSAP et des défauts : de court-circuit inter-spires, d'excentricité et de démagnétisation rotoriques serontproposées. L'intérêt majeur de tels modèles, dans le cadre du diagnostic, est d'étudier le comportement de la machine en présence de défauts étudiés afin d'en déduire les méthodes de détection les plus adaptées. En outre, des modèles numériques seront développés afin de les confronter aux parties magnétique et mécanique analytiques de la machine ainsi qu'au défaut de démagnétisation. Dans la phase d'analyse des impacts de défauts, nous allons nous focaliser sur les cas d'excentricité et de démagnétisation rotoriques. Les indicateurs de défauts seront extraits des représentations du signal vibratoire dans le temps et l'espace et de leurs transformées de Fourier, pour les cas de défauts simples et les cas de deux défauts combinés. Pour les cas simples, deux approches de localisation seront proposées : la première utilise le principe de tests statistiques et de tables de signatures, inspirée des méthodes de diagnostic à base de modèles, alors que la deuxième repose sur un banc de trois réseaux de neurones, où chacun est à une entrée et une sortie et destiné à localiser un type de défaut. Enfin, les performances des deux approches, en termes de robustesse et d'adaptabilité, seront comparées pour les mêmes ensembles de seuillage/d'apprentissage et de test.
Modélisation des machines électriques tournantes défectueuses par la méthode des réseaux de perméances
Author: Amin MahyobPublisher:
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Languages : fr
Pages : 208
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Ce travail présente un modèle modulaire pour la machine asynchrone défectueuse basé sur la méthode des réseaux de perméances (MRP). Ce choix a été motivé par la nécessité de prendre en compte la saturation locale générée par les courants élevés en présence d’un défaut, notamment le défaut de court circuit inter-spires, d’un côté, et le souhait de limiter le temps de calcul de l’autre côté. Dans ce modèle, le circuit magnétique de la machine a été représenté par un ensemble de perméances (reluctances), leurs valeurs variantes en fonction de l’état magnétique de la machine. Les différents types d’équations gouvernantes le fonctionnement de la machine (magnétique, électrique et mécanique) ont été développées en expliquant les matrices de couplage entre elles de façon à parvenir à un système final matriciel d’équations algèbro-différentielles du premier ordre à coefficients non constants dont la résolution numérique est assurée par la méthode itérative de Newton-Raphson. L’étude comparative entre les résultats de mesure obtenu sur un banc dédié et les résultats de simulation obtenus par le modèle proposé en présence du défaut de court circuit inter-spires, montrent la pertinente de la méthode choisie quant à l’identification de la signature du ce défaut dans les grandeurs mesurables.