Modélisation de l'hystérésis et des courants de Foucault dans les circuits magnétiques par la méthode des éléments finis PDF Download
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Author: Maxime Tousignant Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Ce travail de recherche porte sur le développement d'un modèle d'hystérésis pour représenter les propriétés des circuits magnétiques feuilletés ou massifs dans des simulations numériques. Ce type de modèle permet notamment d'améliorer la précision du calcul des pertes fer dans les simulations avec la méthode des éléments finis.Le modèle d'hystérésis développé se base sur le modèle de Preisach-Mayergoyz qui est réputé dans la littérature pour son excellente précision, mais souffre de mauvaises performances numériques. Nous avons proposé un certain nombre de modifications au modèle de Preisach-Mayergoyz original, afin d'obtenir un modèle d'hystérésis environ 100 fois plus rapide à calculer, tout en maintenant le niveau de précision, et dont l'identification des paramètres est simplifiée.Le modèle de Preisach-Mayergoyz accéléré a été incorporé en tant que relation constitutive magnétique dans le logiciel de simulation éléments finis Altair Flux. Certaines formulations des équations de Maxwell utilisées dans ce logiciel nécessitent une relation constitutive sous la forme directe, i.e. qui donne l'induction B en fonction du champ magnétique H, alors que d'autres requièrent une relation constitutive sous la forme inverse. Étant donné que le modèle de Preisach-Mayergoyz accéléré se présente naturellement sous la forme directe, il a été nécessaire de développer une technique d'inversion qui permet de calculer H en fonction de B.Par ailleurs, afin d'améliorer la convergence des problèmes non-linéaires transitoires avec hystérésis, un certain nombre de méthodes ont été mises en place dans le logiciel Altair Flux. Ces méthodes nous ont permis d'utiliser efficacement le modèle de Preisach-Mayergoyz accéléré dans différents problèmes, dont certains cas d'applications industrielles.
Author: Maxime Tousignant Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Ce travail de recherche porte sur le développement d'un modèle d'hystérésis pour représenter les propriétés des circuits magnétiques feuilletés ou massifs dans des simulations numériques. Ce type de modèle permet notamment d'améliorer la précision du calcul des pertes fer dans les simulations avec la méthode des éléments finis.Le modèle d'hystérésis développé se base sur le modèle de Preisach-Mayergoyz qui est réputé dans la littérature pour son excellente précision, mais souffre de mauvaises performances numériques. Nous avons proposé un certain nombre de modifications au modèle de Preisach-Mayergoyz original, afin d'obtenir un modèle d'hystérésis environ 100 fois plus rapide à calculer, tout en maintenant le niveau de précision, et dont l'identification des paramètres est simplifiée.Le modèle de Preisach-Mayergoyz accéléré a été incorporé en tant que relation constitutive magnétique dans le logiciel de simulation éléments finis Altair Flux. Certaines formulations des équations de Maxwell utilisées dans ce logiciel nécessitent une relation constitutive sous la forme directe, i.e. qui donne l'induction B en fonction du champ magnétique H, alors que d'autres requièrent une relation constitutive sous la forme inverse. Étant donné que le modèle de Preisach-Mayergoyz accéléré se présente naturellement sous la forme directe, il a été nécessaire de développer une technique d'inversion qui permet de calculer H en fonction de B.Par ailleurs, afin d'améliorer la convergence des problèmes non-linéaires transitoires avec hystérésis, un certain nombre de méthodes ont été mises en place dans le logiciel Altair Flux. Ces méthodes nous ont permis d'utiliser efficacement le modèle de Preisach-Mayergoyz accéléré dans différents problèmes, dont certains cas d'applications industrielles.
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L'ENSEMBLE DE CETTE ETUDE PRESENTE L'ETABLISSEMENT D'UN MODELE DE SIMULATION PASSIFS MAGNETIQUES. LES ELEMENTS CONCERNES SONT LES STRUCTURES A FAIBLES FUITES MAGNETIQUES A L'INTERIEUR DESQUELLES PEUT ETRE DEFINIE UNE VARIABLE FLUX UNIQUE; NOUS MONTRONS LES DIFFERENTES ETAPES QUI ONT PERMIS D'ABOUTIR, A PARTIR D'UNE TECHNIQUE DE SIMULATION COMPORTEMENTALE DEVELOPPEE AU LABORATOIRE, A LA PRISE EN COMPTE DE LA SATURATION, DES COURANTS DE FOUCAULT ET DE L'HYSTERESIS, LORS DE FONCTIONNEMENT EN ONDES QUELCONQUES. LE PRINCIPE EST DE RECONSTITUER LA VARIABLE FLUX MAGNETIQUE AU MOYEN D'UNE OU PLUSIEURS EQUATIONS D'ETAT FAISANT INTERVENIR UN COEFFICIENT DE COMPORTEMENT DYNAMIQUE ET LA CARACTERISTIQUE STATIQUE DU CIRCUIT. CETTE DERNIERE DOIT RENDRE COMPTE DU PROCESSUS D'HYSTERESIS LORSQUE L'ORDRE DE GRANDEUR DU PHENOMENE NE PEUT ETRE NEGLIGE VIS-A-VIS DU COMPORTEMENT DYNAMIQUE. LE MODELE NECESSITE LA CONNAISSANCE, AU DEPART, DE LA COURBE D'AIMANTATION ET DU CYCLE A SATURATION STATIQUE, AINSI QUE D'UNE COURBE DYNAMIQUE. NOUS AVONS DEVELOPPE UN APPAREILLAGE DE MESURES ECHANTILLONNEES DEDIE A LA CARACTERISATION DES CIRCUITS MAGNETIQUES EN VUE D'UNE SIMULATION. CELUI-CI NOUS A EGALEMENT PERMIS D'EVALUER LES LIMITES DE VALIDITE EN FREQUENCE. AFIN D'ELARGIR LE CHAMP D'APPLICATION A DIFFERENTS MATERIAUX, NOUS AVONS IMAGINE D'INCLURE, DE MANIERE AUTOMATIQUE, L'HYSTERESIS DANS LA DESCRIPTION STATIQUE. LA FAISABILITE DE LA METHODE A ETE MONTREE SUR LA SIMULATION D'EXEMPLES PRATIQUES TELS QUE: INDUCTANCE, TRANSFORMATEUR DE TENSION, TRANSFORMATEUR DE COURANT DANS UN DISJONCTEUR DIFFERENTIEL, ETABLISSEMENT D'UN MODELE DE PERTES FER; LE PROBLEME DU COUPLAGE AVEC DES CIRCUITS DE CHARGE NON LINEAIRES A EGALEMENT ETE ABORDE. L'EFFICACITE DE NOTRE TECHNIQUE DE REPRESENTATION RESIDE DANS LA PRECISION ET LA RAPIDITE DES DEUX ETAPES SUCCESSIVES: IDENTIFICATION-SIMULATION. LA REALISATION EST MAINTENANT POSSIBLE AU MOYEN D'UN OUTIL COMPLET QUI EXISTE AU LABORATOIRE ET DONT NOUS AVONS PU DEMONTRER LA FONCTIONNALITE SUR DE NOMBREUX CAS D'APPLICATION INDUSTRIELLE
Author: Alain Bossavit Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 9783540596202 Category : Science Languages : fr Pages : 196
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Comment poser et résoudre les équations de Maxwell ? On présente ici les outils nécessaires : formulations faibles, éléments d’arêtes, méthodes intégrales, en insistant sur la modélisation, c’est-à-dire la « mise en équations » de situations concrètes : il y a en effet, pour chaque catégorie de problèmes en électrotechnique un modèle mathématique approprié, qu’il faut savoir dériver des équations fondamentales. Depuis sa rédaction, ce cours a été enseigné dans plusieurs formations doctorales européennes, destinées à des ingénieurs en électrotechnique et à des étudiants en analyse numérique.
Author: Amir Nourdine Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 172
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Une modélisation analytique de l'hystérésis est développée en utilisant pour la première fois une analogie entre les transformations des états magnétiques et les réactions chimiques. L'aimantation est alors le résultat d'un équilibre thermodynamique obtenu en transposant les résultats de la chimie à la physique des matériaux. Des modèles de l'hystérésis statique adaptés sont réalisés pour différentes structures de tôle. Ces modèles sont capables de représenter la loi B(H) scalaire ou vectoriel de tôles FeSi GO ou FeNi à texture cubique. Les modèles sont validés, en scalaire, sur des mesures de cycles centrés, des courbes de renversement et des cycles mineurs, en vectoriel, avec des mesures dans le plan de la tôle en induction circulaire et en excitation sinusoïdale suivant la direction longitudinale, transverse et à 45 ʻ. Le modèle statique de l'hystérésis et des modèles de Preisach sont implantés dans le logiciel Flux3D. Ils sont utilisés pour simuler un cas test défini dans le cadre du GDR Sûreté et Disponibilité des Systèmes Electrotechniques (SDSE). Pour cela, des outils qui permettent de stocker l'information ont été mis en place dans Flux3D. Un modèle dynamique de l'hystérésis est aussi élaboré à partir d'un modèle statique. Les phénomènes de l'hystérésis dynamique sont caractérisés par un retard de phase par rapport aux phénomènes statiques. Ce modèle qui utilise les outils mathématiques de l'intégration non entière est capable de représenter les phénomènes dynamiques de l'hystérésis et des courants induits. Il est validé par la masure sur une plage de fréquence de 0 à 1000Hz.
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Dans les dispositifs électrotechniques, il existe des structures ou des régions minces. Ces régions sont difficiles à modéliser avec les éléments finis conventionnels, principalement appropriés aux régions massives. La modélisation par la méthode des éléments finis de ces régions nécessite en première approche un maillage très fin. Ceci implique un temps de résolution assez important d'une part et d'autre part conduit à un système algébrique mal conditionné. Pour surmonter les problèmes liés à la modélisation des régions minces, plusieurs approches ont été proposées dans la littérature. Parmi elles, il y a la méthode utilisant les éléments coques qui permet de s'affranchir du maillage fin des régions de faible épaisseur. L'étude présentée dans ce mémoire concerne l'élaboration d'un code de calcul éléments finis adapté à la modélisation des régions minces. L'objectif consiste à mettre au point les formulations qui permettent d'analyser et de calculer de façon précise les champs, les pertes par courants de Foucault, ainsi que les forces magnétiques dans les cas magnétostatique et magnétodynamique.
Author: Quang Anh Phan Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Au cours des dernières décennies, la modélisation numérique des dispositifs électromagnétiques en présence de courants de Foucault a été l'objet d'un nombre important de développements reposant sur différentes formulations et méthodes numériques.La méthode des éléments de frontière ou méthode intégrale de frontière est une méthode numérique très compétitive puisque, par opposition aux approches volumiques, elle ne nécessite que la discrétisation de la frontière du domaine. Elle est toutefois limitée aux matériaux isotropes, homogènes et linéaires, ce qui est une limitation importante. Elle peut tout de même s'avérer être attractive pour certaines applications où une telle hypothèse peut être formulée.Dans le cadre de cette thèse, nous allons nous concentrer sur la modélisation du problème courants de Foucault par la méthode des équations intégrales de frontière soumis à des excitations harmoniques. Ce rapport propose une synthèse sur ces formulations notamment avec une comparaison fine des formulations présentes dans la littérature. Plusieurs nouvelles formulations sont ensuite proposées et développées, dans l'objectif de comparer la méthode des équations intégrales de frontière à d'autres méthodes numériques (méthode couplée éléments finis / équations intégrales de frontières, méthode intégrale de volume avec une condition impédance de surface).
Author: Yves Bernard Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 170
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DANS CETTE THESE, NOUS AVONS IMPLANTE LE MODELE DE PREISACH (QUI MODELISE LE PHENOMENE D'HYSTERESIS) DANS UN CODE DE CALCUL PAR ELEMENTS FINIS BIDIMENSIONNEL EN POTENTIEL VECTEUR. LE MODELE DE PREISACH EST ACTUELLEMENT LE PLUS UTILISE POUR MODELISER CETTE LOI DE COMPORTEMENT. UNE DES DIFFICULTES DE CE MODELE EST LA DETERMINATION DE CES PARAMETRES A PARTIR DES DONNEES EXPERIMENTALES. TOUT D'ABORD, NOUS AVONS PROPOSE UNE METHODE DE DETERMINATION DE LA FONCTION DE DISTRIBUTION A PARTIR DE CYCLES CENTRES QUI SONT TRES SIMPLES A RELEVER. CETTE METHODE DES CYCLES CENTRES A ETE COMPAREE AUX AUTRES METHODES (ANALYTIQUE, BIORCI ET PESCETTI, MAYERGOYZ). ENSUITE, LA TECHNIQUE ITERATIVE DU POINT FIXE EST UTILISEE POUR RESOUDRE LE SYSTEME NON LINEAIRE CONSTRUIT AVEC LE CODE ELEMENTS FINIS ET LE MODELE DE PREISACH. AVEC CETTE TECHNIQUE, ET LE POTENTIEL VECTEUR COMME INCONNUE, IL EST NECESSAIRE D'INVERSER LA RELATION DONNEE PAR LE MODELE DE PREISACH (B(H)) POUR OBTENIR LA RELATION INVERSE H(B)). NOUS AVONS MONTRE, QU'AVEC LA METHODE DES CYCLES CENTRES,, ON POUVAIT MODELISER DIRECTEMENT LES CYCLES EN H(B) AU LIEU DE MODELISER LA RELATION B(H) PUIS D'INVERSER CETTE RELATION ITERATIVEMENT, COMME FAIT CLASSIQUEMENT. LE TROISIEME POINT QUE NOUS DISCUTONS EST CELUI DU PHENOMENE D'HYSTERESIS DYNAMIQUE. DANS CE DERNIER POINT, ON PROPOSE UN NOUVEAU MODELE. CE MODELE SUPPOSE QUE LA FONCTION DE DISTRIBUTION EST UNE FONCTION DU PARAMETRE DB/DT. IL A ETE VALIDE DANS UN CERTAIN NOMBRE DE CAS. CE MODELE N'A PAS ENCORE ETE IMPLANTE, MEME S'IL SEMBLE DONNER DE BONS RESULTATS, POUR DIFFERENTES RAISONS. TOUTES LES HYPOTHESES FAITES POUR LA CONSTRUCTION DU MODELE N'ONT PAS ETE VERIFIEES ET DES QUESTIONS SE POSENT ENCORE SUR LES EFFETS DES COURANTS DE FOUCAULT SUR LE PHENOMENE D'HYSTERESIS.
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En vue de répondre à l'absence de données complètes et réalistes de la part des fournisseurs, la connaissance du comportement des ferrites MnZn qui équipent les noyaux des composants haute fréquence a progressé nettement grâce à l'apport d'une nouvelle méthode de caractérisation des matériaux magnétiques. Contrairement aux méthodes normalisées, cette méthode, basée sur la mesure de deux impédances électriques complémentaires, permet d'accéder, à toute fréquence, aux données perméabilité et permittivité complexes. En ce qui concerne les formulations par éléments finis, les formulations générales en 3D ont été réécrites avec des propriétés physiques complexes, à l'aide de deux types de potentiel: le potentiel électrique et magnétique. Les hypothèses bidimensionnelles cartésienne et axisymétrique sont aussi utilisées. Le couplage avec les équations du circuit électrique d'alimentation est réalisé par la méthode des potentiels électriques intégrés dans le temps. Cette méthode généralement utilisée en 3D est adaptée pour les problèmes 2D. Les problèmes des capacités parasites liés aux effets des interactions électriques en haute fréquence sont aussi présentés. Pour la modélisation à des fréquences élevées, l'influence du champ magnétique sur le fonctionnement du composant n'est plus négligeable. Un modèle magnétique devient nécessaire afm de tenir compte de l'inductance d'un composant. Plusieurs études récentes sur les effets des interactions magnétiques électriques en haute fréquence sont montrées. Chaque méthode a comme particularité la nécessité des approximations, dans la plupart des cas géométriques, par rapport au problème qui est essentiellement tridimensionnel. Une modélisation par la méthode des éléments fmis utilisant la formulation axisymétrique couplée avec les équations de circuit électrique est proposée et bien adaptée pour une caractérisation électromagnétique des composants bobinés.
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L'AMELIORATION DES TETES POUR L'ENREGISTREMENT MAGNETIQUE NUMERIQUE PASSE PAR LA SIMULATION DES PROCEDES D'ECRITURE ET DE LECTURE DES MILIEUX D'ENREGISTREMENT. IL APPARAIT DONC INDISPENSABLE DE RECHERCHER UN MODELE D'HYSTERESIS REPRESENTANT AU MIEUX LE COMPORTEMENT DE CES MILIEUX (BANDES ET DISQUES): TEL EST L'OBJECTIF DE CETTE THESE. DEUX MODELES SCALAIRES ORIGINAUX ONT ETE DEVELOPPES. ILS PERMETTENT DE REPRESENTER ANALYTIQUEMENT LE CYCLE MAJEUR EN UTILISANT PLUS DE DONNEES EXPERIMENTALES QUE LES MODELES EXISTANTS, ET DE CALCULER DES CYCLES MINEURS FERMES A PARTIR DU CYCLE MAJEUR ET DES DEUX DERNIERS POINTS DE REBROUSSEMENT CONSTITUANT L'HISTOIRE. CES MODELES ONT ETE IMPLANTES DANS UN LOGICIEL ELEMENTS FINIS. ILS ONT CONDUIT A UNE SIMULATION DE L'ECRITURE ET DE LA LECTURE D'UNE TETE PLANAIRE COUCHES MINCES SUR UN DISQUE DUR MINCE TRES SATISFAISANTE. L'HYPOTHESE DU COMPORTEMENT MAGNETIQUE SCALAIRE EST VALIDE POUR CES DISQUES MAIS NE L'EST PLUS POUR LES BANDES PARTICULAIRES (METAL ET FERRITE DE BARYUM) ET DE METAL EVAPORE (ME) ACTUELLEMENT UTILISEES: UN MODELE VECTORIEL D'HYSTERESIS EST ALORS NECESSAIRE. APRES UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE APPROFONDIE DES MODELES VECTORIELS EXISTANTS, NOUS AVONS CHOISI LE MODELE LE PLUS PERFORMANT POUR LES BANDES PARTICULAIRES QUI EST LE MODELE 3D PREISACH/STONER-WOHLFARTH. NOUS L'AVONS AMELIORE POUR MODELISER CORRECTEMENT LES BANDES ME. PAR AILLEURS, LES MESURES SONT REALISEES SUR UN VSM VECTORIEL. L'INTERET DE LA CARACTERISATION EST DOUBLE. ELLE PERMET D'ABORD DE DETERMINER LES SEPT PARAMETRES DU MODELE A PARTIR DES COURBES, QUI SE REDUISENT AU CYCLE MAJEUR LONGITUDINAL, A LA COURBE M LONGITUDINALE ET A L'AIMANTATION REMANENTE DU CYCLE TRANSVERSE. LA COMPARAISON DES MESURES AUX COURBES CALCULEES PERMET ENSUITE DE VALIDER LE MODELE. NOUS AVONS, DE PLUS, PARTICIPE A LA CONSTRUCTION D'UN TEL APPAREIL, DOTE D'UN NOUVEAU SYSTEME DE BOBINES DE DETECTION
Author: Maxime Tousignant
Author: Maxime Tousignant
Author: BRUNO.. LEFEBVRE
Author: Alain Bossavit
Author: Amir Nourdine
Author: Yassine Ouled Amor
Author: Mohamed Hadjali
Author: Quang Anh Phan
Author: Yves Bernard
Author: Fabiano Luiz Santos Garcia
Author: FABIENNE.. CORTIAL