Effet de l`alimentation sur la détection des défauts dans une

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l'enseignement supérieur
et de la recherche scientifique
Université Hassiba Benbouali de Chlef
Faculté des Sciences et Sciences de l’Ingénieur
Département d’Electrotechnique
MEMOIRE
En vue de l’obtention du diplôme de
Magister (école doctorale génie électrique)
Option : Entraînement des systèmes électriques
Présenté par
GUETTAB ABDELKADER
Ingénieur d'état en électrotechnique, Univ. HB Chlef
THEME
Effet de l’alimentation sur la détection des défauts
dans une machine asynchrone à cage basée sur
l’analyse de signal du courant
Soutenu le : 06/04/2011
Devant le jury composé de :
Mr : TAHAR ABBES MILOUD M.C.A (U.CHLEF)
Président
Mr : BELMADANI BACHIR Professeur, UHB Chlef
Rapporteur
Mr : MELLAKHI ABDELKADER M.A.A (U.CHLEF) CO-ENCADREUR
Mr : NEZLI LAZHARI M.C.A (E.N.P. ALGER) Examinateur
Mr : TADJINE MOHAMED Professeur, ENP Alger Examinateur
Année : 2011

Avant-Propos
Mes remerciements vont tout premièrement, à dieu le tout puissant de m’avoir
donné courage et patience durant toutes ces années d’études.
Je suis particulièrement sensible à l’honneur que m’a fait Monsieur B. Belmadani
Professeur au département d’électrotechnique de l’Université de Chlef, d’accepter d’être
rapporteur de cette thèse et pour la confiance et l’intérêt qu’il ma témoignés tout au long de
la réalisation de ce travail.
Je suis particulièrement sensible à l’honneur que m’a fait Monsieur A. Mellakhi
M.A.A(U.CHLEF)au département d’électrotechnique, d’accepter d’être Co-Encadreur de
cette thèse et pour la confiance et l’intérêt qu’il ma témoignés tout au long de la réalisation
de ce travail.
C’est un honneur pour moi que Monsieur T. ABBES ait accepté de participer à ce jury
et d’en assumer la tâche de président. Je l’en remercie très sincèrement et très
profondément.
Mes remerciements vont également aux autres membres de jury examinateurs qui m’ont
fait l’honneur de participer au jury de ma thèse. Il s’agit, en l’occurrence de : Monsieur
M.Nezli professeur à ENP Alger et Monsieur M.Tadjine professeur à ENP Alger.
Je tiens également à remercier tous les enseignants qui m’ont formé et le chef
département. MrAlouache.
Mes remerciements vont aussi à tous mes collègues de ma promotion Mohamed.B,
Mohamed.T, Adil, Djilali, Fayçal,Zin el aabidine, pour leurs conseils éclairés, leurs
informations coopératives, leurs questions pertinentes et l’ambiance sympathique qu’ils ont
su créer.
Enfin, je ne saurais ici oublier dans ces sentiments mon entourage proche qui depuis
toujours m’a aidé à réaliser mes projets avec la plus grande compréhension et le plus grand
intérêt.

Sommaire
Sujet Page
Introduction générale 1
Chapitre I : Etat de l’art sur le diagnostic de la machine asynchrone à cage
d’écureuil
I.1 Construction de la machine électrique……………………………………………………03
I.1.1 Le stator…………………………………………………………………………….....04
I.1.2 Le rotor………………………………………………………………………………..05
I.1.3 Paliers…………………………………………………………………………………06
I.2 Différents types de défauts…………………………………………………………….....06
I.2.1 Causes et conséquences des défauts………………………………………………06
I-2-2 Principaux défauts d’une machine asynchrone triphasée………………………....08
I.2.2.1 Défauts statoriques ………………………………………………………..08
I.2.2.2 Défauts rotoriques………………………………………………………...08
I.1.2.2.1 Défaut de rupture de barres ou d’anneau de la cage rotorique………….08
I.2.2.3 Défaut de roulement……………………………………………………….09
I.2.2.4 Défaut d’excentricité……………………………………………………...10
I.3 Différentes techniques de diagnostic des machines électriques……………………….....12
I.3.1 Techniques mécaniques………………………………………………………….....13
I.3.1.1 Diagnostic par mesure des vibrations du moteur……………………….....13
I.3.1.2 Diagnostic par la mesure de la température…………………………….....13
I.3.2 Diagnostic chimique……………………………………………………………......13
I.3.3 Techniques magnétiques et électriques………………………………………….....14
I.3.3.1 Diagnostic par mesure du flux axial de fuite……………………………...14
I.3.3.2 Diagnostic par l’analyse des grandeurs électriques…………………….....14
a. Diagnostic par analyse spectrale du courant statorique………………....14
b. Diagnostic par l’approche des vecteurs des courants de Park…………..16
b.1 Analyse spectrale du module des vecteurs des courants de Park.......17
b-2 Forme de Lissajous.............................................................................24
I.4 Différents modes d’alimentation des moteurs asynchrones…………………………......24
I.4.1 Onduleur…………………………………………………………………………...25
Chapitre II : Modélisation de l’ensemble convertisseur -machine pour le diagnostic de
défaut
II.1 Modélisation du moteur asynchrone a cage d’écureuil…………………………………29
II.1.1 Hypothèses simplificatrices……………………………………………………..29
II.1.2 Equations des tensions………………………………………………………......29
II.1.2.1 Equations du stator………………………………………………………29

II.1.2.2 Equation du rotor.……………………………………………………......31
II.1.3 Equations mécaniques ……………………………………………………….....34
II.2 Prise en compte des harmoniques d'espaces dans le calcul des inductances de la machine…35
II.3 Calcul des inductances de modèle de la machine……………………………………..36
II.3.1 Inductance de magnétisation d'une phase statorique……………………………36
II.3.2 inductance mutuelle entre phases statoriques……………………………….......36
II.3.3 Inductances mutuelles entre les phases statoriques et les boucles rotoriques…..36
II.3.4 inductance de magnétisation d'une boucle rotorique……………………….......37
II.3.5.Inductances mutuelles entre les boucles rotoriques…………………………......37
II.4 Modélisation des défauts………………………………………………………….......38
II.4.1 Modélisation des ruptures des barres…………………………………………..38
II.4.2 Modélisation des défauts d’excentricité………………………………………...40
II.4.2.1 Calcul les Inductances avec excentricité statique……………………...40
II.4.2.2 Calcul des inductances avec excentricité dynamique…………….........42
II.4.2.3 Calcul les Inductances avec excentricité mixte…………………..........43
II.5 Modélisation de l’onduleur MLI……………………………………………………...45
Chapitre III : simulation et interprétation
III.1 Fonctionnement de la machine sans défaut………………………………………….47
III.2 Fonctionnement de la machine en tenant compte des harmoniques d’espace……….51
III.3 Fonctionnement de la machine avec défaut de barres……………………………….56
III.4 Fonctionnement de la machine avec défaut de barres en tenant compte
des harmoniques…………………………………………………………………......66
III.5 Fonctionnement de la machine avec défaut d’excentricité………………………….76
Conclusion générale…………………………………………………………..............80
Annexes
Annexe A..........................................................................................................................82
Annexe B……………………………………………………………………………83
Bibliographie
Bibliographie………………………………………………………………….......88