Influence de la couléee sous pression d'une cage d'écureuil en cuivre sur le comportement magnétique d'une machine asynchrone triphasée

par Aymeric Ansel

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Jean-François Brudny et de Olivier Walti.

Soutenue en 2001

à l'Artois en cotutelle avec l'Amiens, Ecole supérieure d'ingénieurs en électrotechnique et électronique .

mots clés

• Rotors
• Machines asynchrones

Résumé

Les rotors à cage standards sont, actuellement, presque systématiquement réalisés par injection sous pression d'aluminium. Les rotors en cuivre sont réservés à quelques applications spécifiques : en effet, leurs conducteurs ne sont pas injectés, impliquant un assemblage manuel des barres et un brasage des anneaux de court-circuit. L'étude présentée dans ce mémoire s'inscrit dans le cadre du développement d'un procédé d'injection sous pression d'un alliage de cuivre à haute conductivité électrique pour ces rotors. Cette technique pose néanmoins le problème de la température de fusion du cuivre, 1083 °C, alors que celle de l'aluminium n'atteint que 660 °C. Ces travaux proposent, par conséquent, de quantifier l'influence d'un choc thermique à haute température, appliqué au circuit magnétique du rotor, sur le comportement de la machine asynchrone triphasée. Après avoir déterminé l'apport de la substitution des conducteurs rotoriques de cuivre à ceux d'aluminium, nous procédons à une expérimentation destinée à déterminer l'évolution des propriétés magnétiques d'échantillons d'acier électrique suite à l'application d'un choc thermique. Ces essais montrent, de façon générale, une augmentation de la perméabilité relative du matériau ainsi qu'une diminution de ses pertes. Une modélisation par éléments finis de la diffusion de la chaleur, pendant et après la coulée des conducteurs, est ensuite entreprise permettant de cartographier les tôles du rotor. A l'occasion de ce chapitre, le principe d'un couplage entre cette carte et le logiciel de calculs des phénomènes d'électromagnétisme, flux 2D, est développé. La partie suivante présente une étude d'impact du choc thermique sur le fonctionnement de la machine. Cette analyse donne lieu à des protocoles expérimentaux et des calculs spécifiques dont la finalité est de proposer un schéma monophasé équivalent de la machine asynchrone triphasée dont le rotor est une cage d'écureuil en alliage de cuivre injecté sous pression.

Titre traduit

Influence of the copper squirrel cage pressure casting on the three-phase induction machine magnetic behaviour

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