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Nancy Université - Institut National Polytechnique de Lorraine
ECOLE DOCTORALE « Informatique-Automatique-Electronique-Mathématiques »
Département de Formation Doctorale « Electrotechnique-Electronique »
Laboratoire « Groupe de Recherche en Electrotechnique et Electronique de Nancy »
THESE
Présentée à
L’Institut National Polytechnique de Lorraine
en vue de l’obtention du grade de
DOCTORAT DE L’I.N.P.L
Spécialité : Génie Electrique
par
Babak VASEGHI
Ingénieur en Génie Electrique (Université Technique d’Isphahan)
C
CO ON NT TR RI IB BU UT TI IO ON N A A L L’ ’E ET TU UD DE E D DE ES S M MA AC CH HI IN NE ES S
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Mo od dé él li is sa at ti io on n – – R Ré éd du uc ct ti io on n d du u c co ou ur ra an nt t d de e d dé éf fa au ut t
le 3 décembre 2009 devant la Commission d’Examen
- Membres du Jury -
G. BARAKAT Professeur à l’université du Havre Président
C. ESPANET Professeur à l’université de Franche-Comté Rapporteur
A. TOUNZI Professeur à l’université de Lille Rapporteur
B. NAHID-MOBARAKEH Maître de Conférences à l’INPL Examinateur
F. MEIBODY-TABAR Professeur à l’INPL Directeur de la thèse
N. TAKORABET Maître de Conférences à l’INPL Co-directeur de thèse
Groupe de Recherche en Electrotechnique et en Electronique de Nancy

Remerciement
Le travail exposé dans ce mémoire a été effectué au Groupe de Recherche en Electrotechnique et
en Electronique de Nancy (GREEN), unité de recherche associée au CNRS (UMR 7037), au sein
de l'Ecole Nationale Supérieure d'Electricité et de Mécanique (ENSEM) de Nancy.
J’exprime mes sincères remerciements à M. Georges BARAKAT, Professeur à l’université du
Havre, pour avoir accepté de juger ce travail et pour m’avoir fait l’honneur de présider le jury.
Je remercie M. Abdelmounaïm TOUNZI, Professeur à l’université de Lille, ainsi que M.
Christophe ESPANET, Professeur à l’université de Franche-Comté, d’avoir accepté de
rapporter ce travail et pour l'intérêt qu'ils y ont porté.
J’exprime mes vifs remerciements à M. Farid MAIBODY-TABAR, professeur à l'ENSEM,
d’avoir encadré et dirigé ces travaux, et pour la confiance qu’il m’a accordé tout au long de
cette thèse.
Je remercie chaleureusement M. Noureddine TAKORABET, Maître de conférence à l'ENSEM,
d’avoir co-encadré cette thèse, pour son enthousiasme et tous les précieux conseils qu'il a portés,
des heures durant, sur ces travaux.
Je remercie M. Babak NAHID-MOBARAKEH, Maître de conférence à l'ENSEM, pour sa
disponibilité et ses aides pour effectuer les manipulation expérimental
Je remercie également M. Shahrokh SAADAT pour m'avoir accueilli au sein du laboratoire.
Je tiens également à exprimé tout ma gratitude au personnel du laboratoire pour leur gentillesse,
leur aide, leur conseils et l'ambiance vécue tout au long de cette thèse et tout particulièrement les
techniciens du laboratoire pour leurs précieux conseils techniques lors des réalisations
pratiques liées à ce travail.
Je remercie également, mes amis, pour leur aide dans la réalisation de ce travail, leur assistance
et leur immense soutien moral et affectif pendant toutes ces années.
Je suis immensément reconnaissant à mes parents, Ghaffar et simin, qui m’ont soutenu tout au
long de ma vie. Je leur dois beaucoup. Qu’ils trouvent dans ce manuscrit toute ma
reconnaissance et le signe que je suis enfin arrive au bout. Merci.
Enfin Je remercie chaleureusement à ma femme, Sara, pour son soutien, ses encouragements
constants et la patience dont elle a su s’armer tout au long de ces années.

Sommaire
INTRODUCTION GENERALE.....................................................................1
I . CHAPITRE 1........................................................................................5
ETAT DE L’ART DE L’ETUDE DES DEFAILLANCES DANS LES
MACHINES ELECTRIQUES........................................................................5
I.1 Introduction ........................................................................................................................................................ 6
I.2 Les défaillances dans les machines électriques................................................................................................. 6
I.2.1 Quelques statistiques................................................................................................................................... 7
I.2.2 Défaillances des roulements mécaniques.................................................................................................... 8
I.2.3 Défaillances au rotor ................................................................................................................................... 9
I.2.4 Défaillances au stator................................................................................................................................ 11
I.3 Surveillance des machines électriques ............................................................................................................ 13
I.3.1 Des grandeurs mesurables et des signaux de défaut.................................................................................. 13
I.3.2 Approche signal ........................................................................................................................................ 14
I.3.3 Approche modèle...................................................................................................................................... 15
I.4 Défaut court-circuit entre-spires au stator..................................................................................................... 17
I.4.1 Définitions ................................................................................................................................................ 17
I.4.2 Influence d'un court-circuit sur les courants de ligne................................................................................ 17
I.5 Modélisation des défauts.................................................................................................................................. 18
I.5.1 Méthode des éléments finis....................................................................................................................... 19
I.5.2 Méthode des réseaux de perméance.......................................................................................................... 20
I.5.3 Méthode des circuits électriques ............................................................................................................... 20
I.6 Modélisation interne des machines électriques par les méthodes d’éléments finis ..................................... 23
I.6.1 Equations de Maxwell............................................................................................................................... 23
I.6.2 Calcul des grandeurs externes................................................................................................................... 25
I.6.3 Détermination des paramètres électriques................................................................................................. 27
I.6.4 Calcul de champ par la méthode d’éléments finis..................................................................................... 27
I.7 Conclusion......................................................................................................................................................... 28
II . CHAPITRE 2......................................................................................29
MODELISATION DES MACHINES SYNCHRONES A AIMANTS EN
PRESENCE DE DEFAUT ENTRE-SPIRES...............................................29
II.1 Introduction ................................................................................................................................................. 30
II.2 Structure des machines à aimants considérées.......................................................................................... 32