Rayonnement électromagnétique des machines asynchrones en MLI

par Antoine Henneton

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Jean-François Brudny.

Soutenue en 2003

à l'Artois .


  • Résumé

    Avec la généralisation de l'alimentation des machines électriques par des convertisseurs statiques fonctionnant en MLI, les problèmes de vieillissement prématuré se multiplient. Les défauts électriques généralement constatés sont liés à une dégradation de l'isolement du bobinage statorique. Les phénomènes HF internes, qui en sont à l'origine, sont difficilement mesurables directement. On constate expérimentalement que le champ magnétique externe, dans le voisinage immédiat de la partie active d'une machine asynchrone, rend compte des effets dus aux résonances excitées par les fronts raides des signaux MLI dans les bobinages. Le c��ur de notre travail de recherche consiste en l'interprétation de ce rayonnement HF. Une nouvelle méthode de caractérisation du matériau magnétique montre que la perméabilité relative et la résistivité sont assimilables à des constantes scalaires indépendantes de la fréquence pour un point de fonctionnement donné. Un modèle analytique du stator feuilleté, dépourvu de sa carcasse aluminium, est proposé pour la prédétermination du champ radial externe. L'effet de peau a un rôle majeur sur la répartition du champ magnétique et des courants induits dans les tôles et distingue les phénomènes suivant la fréquence. Les modèles des émissions HF, validé expérimentalement, et BF, vérifié numériquement, sont présentés. Ils permettent de définir le niveau et la répartition du rayonnement du stator magnétique feuilleté soumis à des excitations complexes. Le champ magnétique extérieur peut être considéré comme une signature de la machine à part entière, exploitable dans le cadre de la maintenance prédictive pour la détection de certains défauts électriques.

  • Titre traduit

    Electromagnetic radiation of induction machines fed by PWM inverters


  • Résumé

    Nowadays, as electrical machines are mostly fed by PWM inverters, problems tied to earlier ageing increase. Electrical failures generally observed depends on the degradation of the stator winding insulation. Measuring directly the local HF phenomena is difficult. The effects due to resonance in windings excited by fast fronted inverter voltages appear in the signature of the external magnetic field measured in the vicinity of a standard induction machine. This work deals with the interpretation of this HF radiation. A new method to characterize magnetic steel shows that relative permeability and resistivity are scalar constants and do not depend on the frequency but only on the magnetic operating point. An analytical model of the laminated stator core, without aluminium frame, is proposed for external radial field components predictions. The skin effect has a major role on the location of magnetic field and eddy currents in laminations and distinguishes phenomena relatively to the frequency. The model of HF radiation, experimentally validated, and the model of BF radiation, numerically verified, are presented. They allow to define the level and the distribution of the magnetic field radiated by the laminated magnetic stator due to complex signals generated by the feeding system. The external magnetic field can be considered as a whole signature of the electrical machine useful to electrical failures detection within the framework of preventive maintenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (141 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 130-136

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université d'Artois (Béthune, Pas-de-Calais). Bibliothèque de Sciences appliquées.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 20033 ARTO 0205
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.