Contribution à l'étude des machines électriques en présence de défaut entre-spires : modélisation - Réduction du courant de défaut

Contribution for study of electrical machines with enter-turn faults : modeling reduce of fault current

• Auteur / Autrice : Babak Vaseghi
• Direction : Farid Meibody-Tabar, Noureddine Takorabet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 03/12/2009
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de recherche en électrotechnique et électronique de Nancy (Vandoeuvre-les-Nancy, Meurthe-et-Moselle)
• Jury : Président / Présidente : Georges Barakat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Farid Meibody-Tabar, Noureddine Takorabet, Georges Barakat, Abdelmounaim Tounzi, Christophe Espanet, Babak Nahidmobarakeh
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abdelmounaim Tounzi, Christophe Espanet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrotechnique

Moteurs à aimants permanents

Mots clés libres

Machine synchrone à aimants permanents

Diagnostic

Tolérant défaut

Courant de court- circuit

Réduction du courant de défaut

Méthode d’éléments finis

Modèle de défaut

PM machine

Fault model

Finite element method

Reduction of fault current

Diagnostic

Short circuit current

Fault tolerant.

Résumé

Le principal objectif de nos travaux était l’établissement de modèles suffisamment précis pour étudier le comportement des machines électriques en présence d’un défaut de court-circuit entre spires et d’en déduire les signatures pertinentes pour la détection de ce type de défaut. L’autre objectif était de dimensionner des machines électriques à courant de court-circuit d’amplitude limitée pour réduire le risque de propagation du défaut. La première approche de modélisation consiste à effectuer une étude complète en utilisant la méthode d’éléments finis pas à pas dans le temps. Les résultats obtenus par ce modèle "éléments finis" concernant une MSAP et une MAS, saines et aussi en présence de plusieurs défauts "entre spires" de niveaux de sévérité différents, concordent avec ceux obtenus expérimentalement sur deux bancs d’essai. La seconde approche a consisté à mettre au point un modèle "circuits électriques" dont la complexité dépend du type de structure magnétique et du type de bobinage de la machine étudiée. Nous avons proposé deux méthodes de détermination des paramètres : 1- des méthodes numériques (éléments finis) ; 2- l’établissement des nouvelles expressions analytiques. Dans le dernier chapitre, une méthode basée sur la segmentation des aimants sous un pôle qui n’est en fait qu’une démultiplication du nombre de pôles au rotor sans modification du bobinage statorique est proposée est utilisé pour réduire le courant de défaut

The main objective of this research is to establish the sufficiently precise models to study the behavior of electrical machines in the presence of inter-turn short circuit fault and then find the relevant signatures to detect this type of fault. The other objective is to design a limited short-circuit current electrical machines to reduce the risk of fault development. The first modeling approach is a comprehensive study using the time stepping finite element method. The results obtained by this model "finite element" on a MSAP and MAS, healthy and faulty, for different levels of fault severity, are close with those obtained experimentally by two test benches. The second approach is to develop a model circuit electric, whose complexity depends on the type of magnetic structure and the type of machine winding. We have proposed two methods for determining the model parameters: 1 - numerical methods (FEM) which require long time bur very precise; 2 – establish new analytical expressions which is fast but less precise. In the last part, a method based on segmentation of the magnet is presented in order to reduce the short circuit current. The segmented PM motor contains the reduced fault current and can be used in the application which requires high degree of reliability