Thèse en cotutelle Impact d`un court-circuit interne au stator d`une

Université de Lille- Nord de France -UArtois Université de Monastir
Faculté des Sciences Appliquées de Béthune Ecole Nationale d’Ingénieurs
Ecole Doctorale Sciences pour l’Ingénieur ED SPI 72 de Monastir
Thèse en cotutelle
Présentée pour obtenir le grade de
Docteur de l’Université d’Artois et de l’Université de Monastir
Discipline : Génie Electrique
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Par
Soutenu le 21 Juin 2011 devant le jury composé de :
G. Barakat Rapporteur
H. Hénao Rapporteur
J.F. Brudny Directeur de thèse
M.N. Mansouri Examinateur
M.F. Mimouni Co-directeur de thèse
R. Romary Co-encadrant

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7DEOHGHV0DWLqUHV
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Introduction Générale .............................................................................................................. 1
Chapitre 1 : Modèle Electromagnétique de la Machine Asynchrone .................................. 7
I-Modèle de l’induction d’entrefer utilisé ................................................................................ 10
I-1- Perméance d’entrefer .................................................................................................................. 11
I-2-Force magnétomotrice ................................................................................................................. 14
I-3-Induction d’entrefer ..................................................................................................................... 16
I-4-Phénomène de résonance de denture ........................................................................................... 21
II- Induction dans le fer ............................................................................................................ 22
II-1- Induction dans la culasse statorique .......................................................................................... 25
II-1-1- Expression de
s
n
b
.............................................................................................................................. 26
II-1-2- Expression de
s
tg
b
............................................................................................................................. 26
II-1-3- Application ....................................................................................................................................... 26
II-2- Induction dans la culasse rotorique ........................................................................................... 29
II-3- Forme de l’induction statorique et rotorique : ...................................................................................... 31
III-Modèle électrique de la machine asynchrone ..................................................................... 32
III-1-Calcul des courants statoriques et rotoriques pour une machine asynchrone présentant un
court-circuit entre spires statoriques .................................................................................................. 33
III-2- Prise en compte de l’effet des courants rotoriques dans le cas de la machine défectueuse ..... 36
IV-Application numérique ....................................................................................................... 37
IV-1- Courants statoriques et rotoriques en présence d’un court-circuit entre spires statoriques ..... 37
IV-1-1 Courants en fonction de
c
r
............................................................................................................... 38

7DEOHGHV0DWLqUHV
IV-1-2 Courants en fonction de
cc
k
............................................................................................................. 40
IV-1-3 Courants en fonction de la vitesse de rotation .................................................................................. 41
IV-2- Harmoniques d’induction ........................................................................................................ 43
V- Etude expérimentale ............................................................................................................ 47
Conclusion ................................................................................................................................ 49
Chapitre 2 : Etude des Pertes Fer ......................................................................................... 51
I-Modèle utilisé pour l’estimation des pertes fer...................................................................... 54
I-1 Difficultés liées au choix du modèle des pertes fer ..................................................................... 54
I-2 Modèle de pertes fer utilisé .......................................................................................................... 55
II- Application du modèle de pertes fer pour la machine saine................................................ 58
III-Application du modèle de pertes fer pour des machines asynchrones présentant une
résonance de denture d’ordre élevée ........................................................................................ 62
IV- Minimisation des pertes fer par choix de
s
d
r
et
r
d
r
............................................................. 64
V- Etude numérique ................................................................................................................. 70
VI- Application au cas de la machine en défaut ....................................................................... 78
VI-1 -Effets de
s
d
r
et
r
d
r
sur les pertes fer de la machine défectueuse ........................................... 80
VI-2- Utilisation d’un modèle électromagnétique simplifié pour le calcul des pertes fer dans la
machine défectueuse .......................................................................................................................... 85
VII-Calcul des pertes fer en tenant compte de la forme réelle de l’entrefer ............................ 88
VIII- Etude expérimentale des pertes fer ................................................................................. 92
VIII-1- Bilan de puissance ................................................................................................................ 92
VIII-1-1- Pertes mécaniques (essai à vide) ................................................................................................... 92
VIII-1-2- Pertes Joules ................................................................................................................................. 93
VIII-2- Paramètres de la machine...................................................................................................... 94
VIII-3- Résultats ................................................................................................................................ 95
Conclusion ................................................................................................................................ 96