Discrétion électromagnétique des machines électriques tournantes

Electromagnetic stray fields silencing of electrical machines

• Auteur / Autrice : Gwenaëlle Le Coat
• Direction : Albert Foggia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Grenoble INPG
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électrotechnique (Grenoble1980-2006) - Laboratoire de magnétisme du navire (Grenoble1949-2006)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Claude Sabonnadière
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Paul Bongiraud, François-Régis Martin-Lauzier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Francis Piriou, Bernard Trannoy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Machines électriques

Mots clés libres

Sciences appliquees

Electrotechnique, electroenergetique

Machine electrique

Machine tournante

Champ electromagnetique

Champ fuite

Champ faible

Compatibilite electromagnetique

Modelisation

Simulation numerique

Methode element fini

Compensation

Mesure magnetique

Analyse signature

Electric machine

Rotating machine

Electromagnetic field

Leakage flux

Low field

Electromagnetic compatibility

Modeling

Numerical simulation

Finite element method

Compensation

Magnetic measurement

Signature analysis

Résumé

Toute machine électrique est source de fuites électromagnétiques externes. Ces champs, de valeurs faibles d'un point de vue électrotechnique classique, peuvent se révéler néfastes pour certaines applications, notamment dans le domaine de la détection. L'objectif de cette thèse est donc la discrétion électromagnétique des machines électriques tournantes. Un banc d'essais et un protocole de mesures ont été mis en place. Ils permettent d'étudier avec précision la signature électromagnétique des machines à différentes distances, ainsi que l'influence de certains paramètres comme la nature des flasques ou la présence du rotor. Les effets d'une excentricité sur le rayonnement ont également été évalués dans une optique de prévention et de maintenance des machines électriques. Des modèles numériques, utilisant les éléments finis, ont ensuite été développés. Le modèle 2D ne convient que pour des études qualitatives, ses hypothèses ne rendant pas suffisamment compte de la réalité. L'intérêt du modèle 3D réside dans sa capacité à représenter correctement les phénomènes physiques à l'extérieur de la machine. Un modèle analytique est également proposé dans ce mémoire. De conception simple, basée sur la représentation par moments dipolaires équivalents, il aide à la compréhension de la signature électromagnétique. Enfin, grâce à ces modèles, des solutions de compensations optimales des fuites par un blindage actif, sont envisagées après une présentation de l'état de l'art des solutions utilisées actuellement.

Every electrical machine produces electromagnetic stray fields. Those fields have low values in term of classical electrotechnics, but in other applications they seem high, like for example in magnetic detection. In this way the aim of this thesis is the reduction of electromagnetic stray fields of electrical machines. An experimental set has been installed. It allows to study, with a great accuracy, the electromagnetic signature of machines and tbe influence of sorne elements as the presence of end shields, and the rotor. The effect of eccentricity has been shown in a purpose of machine safety and maintenance. Numerical models have been developed. The 2D model gives only qualitative results because of its hypothesis : end windings not taken Înto account and infinite length of the machine. The 3D model is able to represent physical phenomena outside the machine. A simple analytical model is also described in this thesis. It is based on the representation by equivalent magnetic dipoles. It helps to understand the signature of the machines. Finally, thanks to those models, solutions for stray fields reduction, as an active shielding, have been considered, after a review of the present usual solutions