Lotfi ALLOUI Pour obtenir le grade de DOCTREUR de l

N° D’ORDRE :
Spécialité :
Génie Electrique (Electrotechnique)
Présentée par :
Lotfi ALLOUI
Pour obtenir le grade de DOCTREUR de l’UNIVERSITE PARIS SUD
Sujet de la thèse :
MODELISATION TRIDIMENSIONNELLE DES MATERIAUX
SUPRACONDUCTEURS
Soutenue le
Devant le jury composé de :
Rapporteurs : Gérard Meunier
Mouloud Féliachi
Examinateurs : Jean Lévêque (Président)
Frédéric Bouillault
Pierre Verdine
Thèse de DOCTORAT de L’UNIVERSITE PARIS SUD

A mes parents,
ma femme
Mes frères et sœurs

REMERCIEMENTS
Je voudrais exprimer ma profonde gratitude à Monsieur Frédéric BOUILLAULT,
Professeur à l’Université Paris XI et directeur du LGEP, pour la confiance qu’il m’a accordée
en m’accueillant au sein du laboratoire et en acceptant de diriger mes recherches. Ses précieux
conseils, ses encouragements ainsi que sa qualité humaine, m’ont permis d’aboutir dans ce
travail.
Je tiens à remercier Monsieur Adel RAZEK, directeur de recherche au CNRS, qui m’a
accueilli dans son département de modélisation et contrôle de systèmes électromagnétiques -
MOCOSEM et qui m’a accordé son soutien permanent durant ce travail. J’ai apprécié,
notamment, son sens du dialogue et sa sympathie.
Je tiens aussi à remercier Monsieur Mebarek BAHRI, directeur du laboratoire de
modélisation des systèmes énergétiques (LMSE) de l’université de Biskra de m’avoir
accueilli au sein du laboratoire, de m’intégré aussi au sein du laboratoire et en me permettant
en outre, de finalisé ce travail dans des bonnes conditions.
Je voudrais aussi remercier Monsieur Mouloud FELIACHI, Professeur à l’université
de Nantes pour ses précieux conseils, ses encouragements ainsi que son soutient moral et
surtout de m’avoir orienté vers le (LGEP).
Je remercie chaleureusement Monsieur Souri Mohamed MIMOUNE, qui a guidé mes
premiers pas dans le monde de la recherche, en particulier, dans le monde des
supraconducteurs et pour avoir accepté de participer à mon jury de thèse.
Je remercie chaleureusement Monsieur Jean LEVEQUE et son équipe du laboratoire
le GREEN (en particulier, Bruno DOUINE et Smail MEZANI) pour les discussions
enrichissantes et pour toutes les données expérimentales qui ont permis la validation de ce
travail. J’ai apprécié particulièrement l’intérêt qu’il témoigné a ce travail.
Je remercier Monsieur Lionel PICHON, qui a fait de sorte que je puisse préparer mon
Doctorat au sein de l’équipe Interaction Champs Matériaux Structures (ICHAMS) dans les
meilleures conditions.

Je remercier Monsieur Olivier HUBERT pour le soutien informatique et l’aide qu’il
ma apportée, surtout sa grande disponibilité malgré les grandes taches dont il est chargées au
sein du laboratoire.
Je remercié vivement Mme Françoise RICHARD, Mme Christine SAFAKHAH et
Mme Brigitte VINCENT pour m’avoir facilité tous les problèmes de logistique et de gestion
liés à la thèse.
Je terminerai en adressant mes remerciements à tous les membres et thésards des
laboratoires, de génie électrique de paris (LGEP) et de modélisation des systèmes
énergétiques (LMSE) de l’université de biskra, ainsi qu’à mes amis.

TABLE DES MATIERES
Listes des figures et tableaux 1
Introduction générale 6
Chapitre I. INTRODUCTION SUR LA SUPRACONDUCTIVITE
I.1. Historique des supraconducteurs 9
I.2. Effet Meissner 11
I.3. Types de supraconducteurs 13
I.3.1. Supraconducteurs type I 14
I.3.2. Supraconducteurs type II 14
I.4. Applications des supraconducteurs en électrotechnique 17
I.4.1. Limiteurs de courant 17
I.4.2. Lignes de transport 18
I.4.3. les systèmes de stockage de l’énergie SMES 19
I.4.4. les transformateurs 19
I.4.5. les machines supraconductrices 20
I.4.6. les aimants permanents supraconducteurs 21
I.4.7. lévitation et paliers magnétiques 22
Chapitre II. MODELISATION DES MATERIAUX SUPRACONDUCTEURS
DE TYPE II
II.1. Introduction 25
II.2. Les modèles considérés 26
II.2.1. Equations de Maxwell 26
II.2.2. Modèles de supraconducteurs 28
II.2.2.1. Dépendance en température de Jc et n 31
II.2.2.2. Dépendance en champ magnétique Jc 31
II.2.3. Problème électromagnétique et formulation en potentiels A-V 32
II.2.4. Problème thermique 35
II.3. Méthodes numériques de discrétisation 36
II.3.1. Principales méthodes existantes 36
II.3.2. La méthode des volumes finis MVF 37