Etude des machines synchrones à aimants permanents fonctionnant en réduction de flux PDF Download
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Author: Julio Carlos Teixeira Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Dans ce travail, une machine synchrone à aimants permanents a été étudiée pour fonctionner lorsque les limitations de la source d'alimentation (en tension et en courant) imposent une réduction de flux résultant. Nous avons tout d'abord décrit les équations nécessaires à l'étude de la machine contrôlée par les courants afin de comprendre globalement les rapports nécessaires entre les paramètres caractéristiques de la machine. Nous nous sommes particulièrement intéressés au régime saturé. Nous avons ensuite étudié les contraintes imposées par le fonctionnement en réduction de flux dans quelques structures typiques de machine à aimants. Dans le troisième chapitre, une structure à concentration de flux a été développée à l'aide d'un logiciel de calcul de champs par la méthode des éléments finis, nous permettant de prendre correctement en compte la saturation du circuit magnétique. Finalement, un prototype a été construit et caractérisé dans le quatrième chapitre. Les mesures de tensions faites à vide et en charge (courant en quadrature ou en conditions de réduction de flux), ainsi que les mesures des inductances et des pertes, nous permettent d'affirmer que le prototype est approprié au fonctionnement en tension et courant limités.
Author: Julio Carlos Teixeira Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Dans ce travail, une machine synchrone à aimants permanents a été étudiée pour fonctionner lorsque les limitations de la source d'alimentation (en tension et en courant) imposent une réduction de flux résultant. Nous avons tout d'abord décrit les équations nécessaires à l'étude de la machine contrôlée par les courants afin de comprendre globalement les rapports nécessaires entre les paramètres caractéristiques de la machine. Nous nous sommes particulièrement intéressés au régime saturé. Nous avons ensuite étudié les contraintes imposées par le fonctionnement en réduction de flux dans quelques structures typiques de machine à aimants. Dans le troisième chapitre, une structure à concentration de flux a été développée à l'aide d'un logiciel de calcul de champs par la méthode des éléments finis, nous permettant de prendre correctement en compte la saturation du circuit magnétique. Finalement, un prototype a été construit et caractérisé dans le quatrième chapitre. Les mesures de tensions faites à vide et en charge (courant en quadrature ou en conditions de réduction de flux), ainsi que les mesures des inductances et des pertes, nous permettent d'affirmer que le prototype est approprié au fonctionnement en tension et courant limités.
Author: JULIO CARLOS.. TEIXEIRA Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 145
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DANS CE TRAVAIL, UNE MACHINE SYNCHRONE A AIMANTS PERMANENTS A ETE ETUDIEE POUR FONCTIONNER LORSQUE LES LIMITATIONS DE LA SOURCE D'ALIMENTATION (EN TENSION ET EN COURANT) IMPOSENT UNE REDUCTION DE FLUX RESULTANT. NOUS AVONS TOUT D'ABORD DECRIT LES EQUATIONS NECESSAIRES A L'ETUDE DE LA MACHINE CONTROLEE PAR LES COURANTS AFIN DE COMPRENDRE GLOBALEMENT LES RAPPORTS NECESSAIRES ENTRE LES PARAMETRES CARACTERISTIQUES DE LA MACHINE. NOUS NOUS SOMMES PARTICULIEREMENT INTERESSES AU REGIME SATURE. NOUS AVONS ENSUITE ETUDIE LES CONTRAINTES IMPOSEES PAR LE FONCTIONNEMENT EN REDUCTION DE FLUX DANS QUELQUES STRUCTURES TYPIQUES DE MACHINE A AIMANTS. DANS LE TROISIEME CHAPITRE, UNE STRUCTURE A CONCENTRATION DE FLUX A ETE DEVELOPPEE A L'AIDE D'UN LOGICIEL DE CALCUL DE CHAMPS PAR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS, NOUS PERMETTANT DE PRENDRE CORRECTEMENT EN COMPTE LA SATURATION DU CIRCUIT MAGNETIQUE. FINALEMENT, UN PROTOTYPE A ETE CONSTRUIT ET CARACTERISE DANS LE QUATRIEME CHAPITRE. LES MESURES DE TENSIONS FAITES A VIDE ET EN CHARGE (COURANT EN QUADRATURE OU EN CONDITIONS DE REDUCTION DE FLUX), AINSI QUE LES MESURES DES INDUCTANCES ET DES PERTES, NOUS PERMETTENT D'AFFIRMER QUE LE PROTOTYPE EST APPROPRIE AU FONCTIONNEMENT EN TENSION ET COURANT LIMITES
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Pour les entraînements à vitesse variable, la machine électrique n'étant plus directement couplée au réseau triphasé, le choix du nombre de phases peut être reconsidéré. On s'intéresse dans la thèse à la conception d'entraînements comportant des machines synchrones à aimants permanents à pôles lisses et non saturées mais à plus de trois phases. L'objectif est d'examiner simultanément les contraintes liées à la machine et à l'ensemble onduleur de tension/commande dans le but de réaliser un ensemble polyphasé performant. Les travaux développés dans cette étude explorent la possibilité spécifique des machines polyphasées de posséder des harmoniques spatiaux de force magnétomotrice et de force électromotrice tout en présentant des couples pulsatoires de très faible amplitude tant en mode normal que dégradé avec une ou deux phases non alimentées. Dans le chapitre II, pour une structure de bobinage imposée, nous examinons lors de la conception d'une machine à 7 phases à flux axial à double rotor l'effet d'une modulation des forces électromotrices en jouant sur la nature et la distribution des aimants permanents sur les rotors. Dans le chapitre III, une comparaison entre résultats expérimentaux et résultats obtenus par approches analytique et numérique (calcul 3D) est effectuée. Elle permet de valider l'approche analytique multiharmoniques et met en exergue l'apport du calcul numérique. Dans le chapitre IV, une structure de commande est élaborée par inversion causale et une commande vectorielle est décrite et implantée expérimentalement pour un fonctionnement en mode normal ou dégradé.
Author: Philippe Tia Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 181
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LES TRAVAUX PRESENTES DANS CETTE THESE ONT TRAIT AUX ETUDES PARAMETRIQUES D'UNE STRUCTURE INNOVANTE DE MACHINE SYNCHRONE A AIMANTS ALTERNES, CONCENTRATION DE FLUX ET PETITS PLOTS MAGNETIQUES EXCITES PAR BOBINAGES GLOBALISES. ILS ENTRENT DANS LE CADRE DES RECHERCHES SUR LES NOUVELLES STRUCTURES DE MACHINES SYNCHRONES POUR DES APPLICATIONS SPECIFIQUES DE FORTS COUPLES A BASSE VITESSE. CES MACHINES SE CARACTERISENT D'UNE PART PAR LA DISSOCIATION GEOMETRIQUE D'ECHELLES ENTRE L'ECHELLE DE BOBINAGE ET CELLE DE DENTURE, D'AUTRE PART PAR L'ACCROISSEMENT DE PERFORMANCES MASSIQUES ET/OU VOLUMIQUES RESULTANT DE LA REDUCTION HOMOTHETIQUE DE LA TAILLE DE LA ZONE ACTIVE. ON NOTERA EGALEMENT LA GRANDE SIMPLICITE DU BOBINAGE. LA CONCENTRATION DE FLUX OFFRE, DE PLUS, LA POSSIBILITE DE METTRE EN UVRE DES AIMANTS ECONOMIQUES DANS DES MACHINES PERFORMANTES. UNE ETUDE PARAMETRIQUE DE LA MACHINE, EN REGIME LINEAIRE, PERMET DE DEFINIR LA GEOMETRIE OPTIMISANT LES EFFORTS MOYENS A VALEUR EFFICACE DE COURANT DONNEE. AVEC DES AIMANTS FERRITES ET EN RESPECTANT LES LIMITATIONS MAGNETIQUES DUES A LA SATURATION ET A LA DESAIMANTATION, NOUS OBTENONS PAR SIMULATION UN EFFORT MOYEN PAR ENTREFER DE 1.2 N/CM#2. CE QUI CORRESPOND A CE QUE L'ON OBTIENT CLASSIQUEMENT AVEC LES MEILLEURS AIMANTS SMCO OU NDFEB. L'ETUDE DE LA REPARTITION DE LA FEM ET DE L'EFFORT MOTEUR INSTANTANE DANS UNE MACHINE AUTOPILOTEE, BASEE SUR UNE MODELISATION MAGNETIQUE OBTENUE PAR UNE APPROCHE COUPLEE ANALYTIQUE ET NUMERIQUE, FAIT RESSORTIR D'UNE PART UN COMPORTEMENT GLOBAL DE MACHINE A FEM SINUSOIDALE, ET D'AUTRE PART DES ONDULATIONS DE COUPLE RELATIVEMENT IMPORTANTES. LA MINIMISATION DE CES ONDULATIONS PASSE EGALEMENT PAR LA REDUCTION DU COUPLE MOYEN RESULTANT. L'ANALYSE DE L'INFLUENCE DES FORMES D'ONDE DE COURANT USUELLES A PERMIS DE DEFINIR, POUR LA GEOMETRIE MINIMISANT LES ONDULATIONS DE COUPLE, UN COMPORTEMENT DE MACHINE SYNCHRONE A POLES LISSES, PARTICULIEREMENT ADAPTEE, PAR CONSEQUENT, A UNE ALIMENTATION EN COURANT SINUSOIDALE. UNE ETUDE EXPERIMENTALE DE DEUX PROTOTYPES DE STRUCTURE DISCOIDE REALISES AU LABORATOIRE A PERMIS DE VALIDER LES CALCULS DE PREDETERMINATIONS EFFECTUES. NOUS AVONS AINSI OBTENU, POUR L'UNE DE CES MACHINES, DES PERFORMANCES MASSIQUES DE 2 NM/KG ET UN EFFORT SURFACIQUE DE 1.3 N/CM#2 POUR UNE PUISSANCE DE 1 KW A 1000 TR/MN
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Dans un contexte ou la question de la preservation de l'environnement est devenue un sujet societal majeur, la recherche de nouvelles technologies pour remplacer la voiture a essence constitue un veritable enjeu industriel. Les vehicules hybrides et electriques sont une alternative prometteuse aux vehicules conventionnels. Ce travail porte sur la conception et l'optimisation des machines electriques pour la motorisation de ces voitures. Au cours de ces travaux, nous avons developpe une nouvelle methodologie de dimensionnement et d'optimisation des machines synchrones a double excitation. L'interet de cette methode est son bon compromis entre la precision et le temps de calcul et sa capacite d'adaptation a plusieurs types de machines. Le second volet de ce livre est consacre a la proposition d'une nouvelle structure de machine synchrone a rotor bobine. Une technique originale de compensation de la reaction magnetique d'induit est mise en place, elle consiste en l'insertion d'aimants secondaires permettant de creer un flux dans l'axe q de la machine. Ce dernier a pour role d'affaiblir le flux de la reaction magnetique d'induit.
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Le travail présente traite de la modélisation de la machine synchrone à concentration de flux ainsi que de la réduction de certaines composantes de vibrations tangentielles. La première partie est consacrée à la modélisation de cette machine. Sa géométrie particulière, essentiellement liée à la présence d'aimants au rotor ne permet pas de considérer les schémas et les hypothèses classiques utilisés dans l'étude des machines électriques. Aussi, dans un premier temps, diverses considérations physiques concernant la répartition des lignes de champ dans le rotor permettent d'établir les expressions analytiques de la perméance par unité d'angle et de la force magnéto-motrice le long de l'entrefer. Ces expressions conduisent à définir les inductances statoriques de la machine où il est mis en évidence certaines propriétés propres à la machine à concentration de flux. Les diagrammes de fonctionnement sont ensuite établis en tenant compte des particularités de cette machine. Il est montré que sous certaines conditions, il est possible de considérer le diagramme à deux réactances de la machine synchrone classique. La seconde partie du travail concerne l'étude des harmoniques de couple et la réduction des vibrations. Il y est mis en évidence les différentes composantes harmoniques de couple en utilisant le formalisme du vecteur espace. Cela permet alors de proposer une stratégie de commande pour un onduleur de tension pilote en courant permettant d'éliminer certaines composantes harmoniques de couple. La procédure proposée est ensuite expérimentée. Il est vérifié qu'elle permet d'éliminer certaines composantes harmoniques de vibrations tangentielles causées par les harmoniques de couple de même rang.
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CE TRAVAIL QUI FAIT SUITE A LA REALISATION AU LEG D'UN PROTOTYPE DE MACHINE SYNCHRONE DISCOIDE A AIMANTS TERRES RARES, EST CONSACRE A L'ETUDE DETAILLEE DE CE TYPE DE MACHINE. UNE SYNTHESE CONCERNANT LES DIFFERENTES CONFIGURATIONS POSSIBLES DE MACHINES A AIMANTS JUSTIFIE LES CHOIX STRUCTURELS EFFECTUES. UNE ANALYSE DU FONCTIONNEMENT DU PROTOTYPE DEMONTRE LA VALIDITE DE CES CHOIX ET MET EN EVIDENCE LA NECESSITE DE DIMINUER LES PERTES A VIDE. POUR CE FAIRE UNE ETUDE EXPERIMENTALE DE PERTES FER EN ONDE D'INDUCTION TRAPEZOIDALE ET UN CALCUL PAR ELEMENTS FINIS DES PERTES PAR COURANTS INDUITS DANS LES CONDUCTEURS STATORIQUES ONT ETE DEVELOPPES
Author: Sami Hlioui Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 171
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Dans le cadre de la motorisation électrique des véhicules dits « propres » (tels que les véhicules hybrides) où le cahier des charges est difficile à satisfaire, une dizaine d’équipes dans le monde prospectent des topologies de machines synchrones qui permettraient de combiner la souplesse de fonctionnement de la machine synchrone à excitation bobinée aux avantages de la machine synchrone à aimants permanents. Parmi ces structures, nous trouvons la Machine Synchrone à Aimants Permanents à Concentration de Flux et à Double Excitation (MSAPConFDE) qui fait l’objet des travaux de recherche présentés dans cette thèse réalisée dans le cadre d’une coopération interuniversitaire entre le laboratoire SET de l’Université de Technologie de Belfort-Montbéliard et le laboratoire SATIE de l’Ecole Normale Supérieure de Cachan. On s’est intéressé, en premier lieu, à l’étude par la méthode des éléments finis de cette structure. Les modèles prennent en compte l’aspect tridimensionnel de la MSAPConFDE, l’anisotropie du feuilletage et la saturation magnétique. Ils ont permis d’approfondir la compréhension des phénomènes qui régissent le fonctionnement d’une telle structure et d’analyser les différents trajets de flux. En second lieu, des modèles réluctants ont été établis. Les trajets de flux tridimensionnels, la saturation magnétique et les différents trajets de fuites ont été pris en compte. Finalement, ces modèles ont été exploités dans une démarche de pré-dimensionnement optimal basée sur l’algorithme génétique. Les résultats obtenus nous encouragent à enrichir l’outil de pré-dimensionnement par de nouveaux modèles de machines synchrones et par différents algorithmes d’optimisation.
Author: Julio Carlos Teixeira
Author: Julio Carlos Teixeira
Author: JULIO CARLOS.. TEIXEIRA
Author: Júlio Carlos Teixeira
Author: Fabrice Locment
Author: Philippe Tia
Author: Daanoune Abdeljalil
Author: Raphaël Romary
Author: Didier Lebouc
Author: Azeddine Kaddouri
Author: Sami Hlioui