http://bu.umc.edu.dz/theses/electrotec/KAI5691 .pdf

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR
ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE MENTOURI - CONSTANTINE
FACULTE DES SCIENCES DE L'INGENIEUR
DEPARTEMENT D'ELECTROTECHNIQUE
N° d’ordre : / Doc /2010
Série : / ELC /2010
MÉMOIRE DE THÈSE
Présenté pour obtenir le diplôme de Doctorat en sciences
En Electrotechnique
Par : Monsieur
kaikaa Mohamed Yazid
Modélisation de la machine asynchrone avec prise en
compte de la non uniformité de l’entrefer. Application
au diagnostic
Soutenu le : 09/06/2010
DEVANT LE JURY :
Président : Latreche Mohamed Elhadi Professeur U.Mentouri Constantine
Rapporteur : Khezzar Abdelmalek Professeur U.Mentouri Constantine
Examinateurs: Zouzou Salaheddine Professeur Université de Biskra
Benalla Hocine Professeur U.Mentouri Constantine
Lebaroud Abdesselem Maître de conférence Université de Skikda

Je remercie « ALLAH » le tout puissant de m’avoir donné le courage ainsi que la
force pour pouvoir finir ce modeste travail.
Je tiens à remercier tous ceux qui ont participé à la réussite de mon travail :
Pour commencer, mes remerciements s’adressent naturellement à Monsieur Khezzar
Abdelmalek , professeur à l’université de Constantine, d’avoir bien voulu m’encadrer et pour
toutes les idées et l’aide qu’il m’a procurées pendant toute la durées de ce mémoire, ainsi que
pour son grand encouragement.
Ensuite, je tiens à remercier vivement Monsieur Mohamed El-hadi Latreche
professeur à l’université de Constantine, pour l'intérêt qu'il a porté au travail effectué en
acceptant la présidence du jury.
Je tiens à présenter mes respectueux et vifs remerciements à Monsieur Zouzou
Salaheddine , professeur à l’université de Biskra, Monsieur Benalla Hocine, professeur à
l’université de constantine et Monsieur Abdesselem Lebaroud docteur à l’université Skikda
de m’avoir honoré en acceptant de faire partie du jury de soutenance.
Je ne peux oublier l'ensemble des personnes que j'ai côtoyées pendant mon cursus
d’études, qu’elles trouvent ici mes remerciements les plus distingués. Je remercie également
tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à l’aboutissement de ce travail. J'ai pu
apprécier la disponibilité, les conseils ainsi que la gentillesse de mon ami d’enfance Guouarir
Borhan Je ne peux lui être que très reconnaissant. Enfin je ne pourrais terminer ces
remerciements sans une pensée à l’ensemble de mes enseignants, qu’ils trouvent ici, dans ces
lignes, l’expression de ma profonde gratitude.

A mes parents
A ma femme et mes deux fils
A mon frère et mes sœurs

Résumé :
Ce travail de thèse, traite de la modélisation et du diagnostic de défauts de la machine
asynchrone, par analyse du courant statorique. Après présentation des défauts auxquels la
machine à induction est exposée, ainsi d’une brève description de leurs origines et de leurs
impacts sur les performances de la machine, un modèle multi enroulements tenant compte
de la distribution des enroulements dans les encoches et du non uniformité de l’entrefer
rencontré dans les cas d’excentricité statique et dynamique est proposé. Les expressions
intégrales des différentes inductances propres et mutuelles ont été obtenues par la
combinaison de l’approche de la fonction d’enroulements modifiés et le développement en
série de Fourier des fonctions d’enroulements statorique, rotorique et d’entrefers. Une
analyse théorique qualitative détaillée expliquant le mécanisme de génération des
harmoniques lié aux défauts de barres d’une part, et aux défauts d’excentricités (statique et
dynamique) d’autre part, est proposé. L´étude est compléter par l’analyse de la présence
simultanée des défauts précités. Des résultats de simulation et expérimentaux permettent de
valider les développements théoriques et d’extraire de façon automatique des indicateurs de
défaut sont donnée.
Mots clés :
- Machine asynchrone.
- Modélisation
- diagnostic.
- fonction d’enroulement modifiée.
- harmoniques d’encoches rotoriques.
- excentricité.
- cassures de barres.
- défauts combinés
- Analyse spectrale.

Abstract
This thesis deals with modeling and condition monitoring of rotor faults in induction motor
by stator current analysis. After introducing the state-of-the-art of this field, and having
studied the mains faults which the induction machine is exposed: their origins and their
impacts on the machine performance, a detailed model of the machine was developed for the
diagnosis purpose. This model is able to take into account the space distribution of rotor bars
in squirrel cage induction machine and the non uniformity of the air gap due to static and
dynamic eccentricity. The proposed expressions of the self inductances of the stator coils,
rotor loops, as well as the mutual inductances between the stator coils and rotor loops in
both case of static and dynamic eccentricity are based on the combination of winding
function approach (WFA) and the decomposition of windings functions into Fourier series.
On the other hand, theoretical analysis which shed light on the additional harmonic
components arising respectively from broken bars fault, static eccentricity, dynamic
eccentricity, and combined faults, in the stator line current of induction machine, was
presented also . Simulations results have shown excellent match with theoretically predicted
harmonic components.
Mots clés :
- Induction machine.
- Modeling
- Diagnostic.
- modified winding function approach (MWF).
- Rotor slot harmonics.
- Eccentricity.
- Broken bars.
- combined faults
- Spectral analysis.