Conception et implémentation d'un méta-modèle de machines asynchrones en défaut

par Sadok Bazine

Thèse de doctorat en Automatique

Sous la direction de Gérard Champenois et de Khaled Jelassi.

Soutenue en 2009

à Poitiers en cotutelle avec École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers) .


  • Résumé

    Pour mener des recherches en diagnostic de la machine asynchrone sur des défauts essentiellement électriques ou mécaniques, l'outil de simulation est indispensable pour les investiguer. Autant en pratique certains défauts sont quasiment impossibles à réaliser, qu'il est souvent aussi difficile de les reproduire en simulation sans y consacrer un temps de développement très important. C'est pour cela que dans cette thèse, avec l'idée d'utiliser les outils issus du génie logiciel, on s'est donné comme objectif d'automatiser la génération d'un simulateur de la machine asynchrone en défaut. Après un recensement des différentes approches de simulation des machines asynchrones, nous avons développé notre modèlisation avec la méthode des Circuits Electriques Magnétiquement Couplés (CEMC). Nous détaillons pas à pas les étapes empruntées par le Méta Modèle, dans un premiers temps, pour modèliser une machine saine, en décrivant les parties élémentaires du modèle jusqu'à la façon de les assembler pour obtenir le modèle de la machine complète. Cela s'est traduit par la génération des mutuelles intrinsèques au stator, intrinsèques au rotor, et des mutuelles stator-rotor, ainsi que la construction des matrices de connexions selon les caractéristiques topologiques du bobinage de la machine. Ensuite, nous avons enrichi ce Méta Modèle par la prise en considération de la présence de défauts de type court-circuit de spires au sein d'une même phase, court-circuit entre phase et terre ou rupture de barres. Nous avons montré comment ce générateur de modèle prend en compte chacune de ces altérations topologiques en faisant les extensions nécessaires aux matrices de connexions et aux matrices du modèle. Des résultats expérimentaux issus de prototypes défaillants de machines asynchrones ont permis de valider ce principe de génération d'un modèle dynamique. En conclusion, nous pouvons dire que cette plate-forme de simulation (l'implémentation Objets du Méta Modèle) peut alors servir comme un outil d'expérimentation virtuel des techniques de détection et de localisation de défaillances de machines asynchrones.

  • Titre traduit

    Design and implementation of a faulty induction machine Meta-model


  • Résumé

    To carry out research on electrical or mechanical induction machine faults diagnosis, the simulation tool is essential to investigate them. Although in practice some shortcomings are almost impossible to achieve, it is often difficult to reproduce them in simulation without devoting a very important development time. That is why in this thesis, with the idea of using software engineering tools, we had set our goal to automate the generation of induction machine simulators with the presence of various stator and rotor defects. After a survey of different induction machines simulation approaches, we have developed our model with the Electrical Circuits Magnetically Coupled(CEMC) method. First, we have detailed the standalone Meta Model steps to generate a healthy induction machine model, beginning with the basic parts of the model and detailing assembling steps to get the whole induction machine model. This approach is based on stator's, rotor's and stator rotor mutuals, and connection matrices auto-construction according to winding's topology and geometry. After that, we enriched this Meta Model by implementing turns short-circuit in the same phase, short circuit between phase and ground or rotor bar's break. We have shown how this standalone generator takes into account each of witch topological changes by auto extending parameters and connections matrices. This auto-generation methodology was validated with experimental results from faulty induction machine prototypes, and we can say that this simulation plate-form (the Meta Model Object oriented implementation) can be used as a virtual experimentation environment to test techniques of failures detection and location.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XIX-256 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 54 réf.

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