Contribution au diagnostic de machines électromagnétiques : exploitation des signaux électriques et de la vitesse instantanée

Contribution to the diagnosis of electromechanical machines : exploitation of electrical signals and the instantaneous frequency

• Auteur / Autrice : Ali Ibrahim
• Direction : Francois Guillet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Image, vision, signal
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Saint-Etienne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement du signal

Machines asynchrones

Machines électriques

Résumé

Cette thèse aborde le diagnostic des défauts mécaniques des machines électromécaniques par traitement des signaux électriques (courants et tensions) issus des telles machines et reçus sur un ensemble des capteurs, et essayer d'extraire et de séparer les différentes composantes, électriques ou mécaniques, qui existent. Nous procédons par une modélisation de la machine asynchrone et du défaut de roulement pour expliquer le phénomène physique mis en jeu lors de l'apparition de ce type de défauts. Les outils de traitement du signal dédiés à l'analyse cyclostationnaire peuvent apporter de nouvelles solutions. Nous associons ces outils à l'approche classique de soustraction de bruit qui consiste à retrouver dans un signal donné tout ce qui est dû à un autre signal (mécanique → électrique et électrique → mécanique). Pour valider les études faites sur les signaux électriques, nous traitons aussi les signaux vibratoires. Il est nécessaire de suivre l'influence du défaut tout au long de la chaîne cinématique et d'étudier les transferts des variables mécaniques vers les variables électriques au sein de la machine électrique. La modélisation montre que ce transfert passe à travers la vitesse instantanée, il est donc important de vérifier la présence d'information relative au défaut sur celle-ci. Les défauts de roulement sont ciblés et nos proposons quelques moyens permettant l'utilisation de la vitesse instantanée comme indicateur de défaillances

This thesis adresses the diagnosis of the mechanical faults of the electromechanical machines by treatment of the power supply (currents and voltages). The main aim is to extract and separate the various components, electric or mechanical, which exist. By modeling the asynchronous machine and the bearing defect, we try to explain the impact of the fault, characterized as cyclostationary process, on the operating mode of the machine. The signal processing tools dedicated to the cyclostationary process can bring a new solutions. We propose to combine these tools and the traditional approaches to extract a useful information from a noisy signal or to extract the mechanical informations from the electric signals and vice versa. To validate the studies of the electrical signals, we also treat the vibratory signals. It is necessary to follow the influence of the defect throughout the driveline and to study the propagation of mechanical faults on the electric variables in the electrical machine. Modeling indicates that the transfer goes through the speed, it is then important to verify the presence of information relating to the fault on the speed signal. Bearing defects are targeted and we propose some ways to use instantaneous speed of the machine as an indicator of failure