Contribution à la modélisation électrique, électromagnétique et thermique des transformateurs PDF Download
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Author: Anthony Lefevre
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 422
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Book Description
La généralisation des charges non linéaires dans l'industrie cause de nombreuses perturbations dans les réseaux électriques. Ainsi, les courants harmoniques augmentent les pertes dans les transformateurs, par le biais des effets pelliculaire et de proximité. Dès lors, ceux-ci sont assujettis à un sur échauffement. Afin d'éviter une défaillance diélectrique ainsi qu'un vieillissement prématuré, la température du point chaud ne doit pas excéder celle spécifiée par la classe. Néanmoins, pour une charge donnée il est difficile de prévoir le comportement électromagnétique et thermique d'un transformateur. L'objectif de cette thèse est donc de caractériser ce fonctionnement pour se prémunir lors de la phase de conception des nuisances ultérieures. Une première modélisation s'appuie sur une méthode analytique et axisymétrique permettant le calcul de la distribution des densités de courants dans les enroulements. Puis, après une homogénéisation des conducteurs, une méthode de résolution par éléments finis aboutit à l'obtention de la température en régime permanent. Enfin, la méthode est vérifiée sur un transformateur de type sec et de puissance modérée, associé à un banc expérimental innovant. Un second modèle propose une nouvelle approche analytique et numérique. Tout d'abord, une méthode des éléments finis 3D (MEF) permet le calcul du champ magnétique. Ce calcul non linéaire est alors associé aux équations de circuit. Puis, une MEF thermique 3D fournie la distribution de température. Finalement, le modèle couplé est appliqué à un transformateur de distribution de petite puissance et instrumenté pour vérifier le sur échauffement engendré par des courants non sinusoïdaux.
Author: Anthony Lefevre
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Category :
Languages : fr
Pages : 422
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Book Description
La généralisation des charges non linéaires dans l'industrie cause de nombreuses perturbations dans les réseaux électriques. Ainsi, les courants harmoniques augmentent les pertes dans les transformateurs, par le biais des effets pelliculaire et de proximité. Dès lors, ceux-ci sont assujettis à un sur échauffement. Afin d'éviter une défaillance diélectrique ainsi qu'un vieillissement prématuré, la température du point chaud ne doit pas excéder celle spécifiée par la classe. Néanmoins, pour une charge donnée il est difficile de prévoir le comportement électromagnétique et thermique d'un transformateur. L'objectif de cette thèse est donc de caractériser ce fonctionnement pour se prémunir lors de la phase de conception des nuisances ultérieures. Une première modélisation s'appuie sur une méthode analytique et axisymétrique permettant le calcul de la distribution des densités de courants dans les enroulements. Puis, après une homogénéisation des conducteurs, une méthode de résolution par éléments finis aboutit à l'obtention de la température en régime permanent. Enfin, la méthode est vérifiée sur un transformateur de type sec et de puissance modérée, associé à un banc expérimental innovant. Un second modèle propose une nouvelle approche analytique et numérique. Tout d'abord, une méthode des éléments finis 3D (MEF) permet le calcul du champ magnétique. Ce calcul non linéaire est alors associé aux équations de circuit. Puis, une MEF thermique 3D fournie la distribution de température. Finalement, le modèle couplé est appliqué à un transformateur de distribution de petite puissance et instrumenté pour vérifier le sur échauffement engendré par des courants non sinusoïdaux.
Author: FOULGADAR
Publisher: Lavoisier
ISBN: 2746271478
Category :
Languages : en
Pages : 338
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Book Description
Le chauffage par induction est actuellement absent dans beaucoup d'applications industrielles, et pourtant, il a une capacité importante d'innovations technologiques dès lors qu'un apport de chaleur est nécessaire. Cette absence vient du fait que les acteurs du chauffage par induction se sont intéressés essentiellement aux applications traditionnelles d'induction pour la fusion, l'élaboration et le traitement thermique des matériaux de bonnes conductivités électrique et thermique. L'objectif de cet ouvrage Électrothermie est donc de développer des méthodologies d'analyse et de la conception des systèmes du chauffage par induction pour les matériaux peu conducteurs. Dans ce cadre, les modèles analytiques et numériques couplés des phénomènes électromagnétiques et thermiques sont utilisés pour étudier et concevoir des installations du plasma inductif, de démontrer la faisabilité d'une technique du contrôle non destructif thermo inductive, et enfin illustrer les performance du chauffage par induction pour l'élaboration des matériaux composites à base de fibres de carbone.
Author: Javad Fouladgar
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1118563085
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 255
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Book Description
This book concerns the analysis and design of induction heating of poor electrical conduction materials. Some innovating applications such as inductive plasma installation or transformers, thermo inductive non-destructive testing and carbon-reinforced composite materials heating are studied. Analytical, semi-analytical and numerical models are combined to obtain the best modeling technique for each case. Each model has been tested with experimental results and validated. The principal aspects of a computational package to solve these kinds of coupled problems are described. In the first chapter, the mathematical tools for coupled electromagnetic and thermal phenomena are introduced. In Chapter 2, these tools are used to analyze a radio frequency inductive plasma installation. The third chapter describes the methodology of designing a low frequency plasma transformer. Chapter 4 studies the feasibility of the thermo inductive technique for non-destructive testing and the final chapter is dedicated to the use of induction heating in the lifecycle of carbon-reinforced composite materials. Contents 1. Thermal and Electromagnetic Coupling, Javad Fouladgar, Didier Trichet and Brahim Ramdane. 2. Simplified Model of a Radiofrequency Inductive Thermal Plasma Installation, Javad Fouladgar and Jean-Pierre Ploteau. 3. Design Methodology of A Very Low-Frequency Plasma Transformer, Javad Fouladgar and Souri Mohamed Mimoune. 4. Non Destructive Testing by Thermo-Inductive Method, Javad Fouladgar, Brahim Ramdane, Didier Trichet and Tayeb Saidi. 5. Induction Heating of Composite Materials, Javad Fouladgar, Didier Trichet, Samir Bensaid and Guillaume Wasselynck
Author: Dazhong Shen (auteure en génie électrique).)
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Expose d'une methode generale qui permet de resoudre des problemes couples de champ magnetique et de circuit electrique, permettant de predire les performances des machines electriques au stade de la conception. Quatre modeles anisotropes qui recouvrent de nombreux materiaux magnetiques en electrotechnique integres dans la methode des elements finis. Etude du circuit magnetique de transformateurs en 2d et en 3d
Author: WEI-AN.. LONG
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Languages : fr
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NOUS AVONS PRESENTE DANS CE MEMOIRE UN MODELE NUMERIQUE POUR LA SIMULATION DE SYSTEMES ELECTROMAGNETIQUES. DANS CE MODELE, LES EQUATIONS MAGNETIQUES SONT COUPLEES AVEC CELLES DES CIRCUITS ELECTRIQUES, PUIS SONT DISCRETISEES PAR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS. ENSUITE, NOUS AVONS PRESENTE DIFFERENTES METHODES POUR LA RESOLUTION SIMULTANEE DE CES EQUATIONS COUPLEES. EN VUE D'ECONOMISER LE TEMPS DE CALCUL ET LE STOCKAGE MEMOIRE, UN NOUVEL ALGORITHME, BASE SUR CELUI DE CHOLESKY, EST DEVELOPPE DANS CE TRAVAIL. PAR AILLEURS, LE MODELE PRESENTE PERMET DE PRENDRE EN COMPTE LE MOUVEMENT ET L'INCLINAISON DES ENCOCHES DANS LES MACHINES TOURNANTES. ENFIN, NOUS AVONS APPLIQUE LE MODELE DANS DEUX CAS DE SIMULATION: UN DISPOSITIF AYANT UNE STRUCTURE SIMPLE (TRANSFORMATEUR) ET UNE MACHINE A COURANT CONTINU
Author: QIUGEN.. PAN
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Languages : fr
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Book Description
L'ETUDE DU FONCTIONNEMENT DE CERTAINS DISPOSITIFS ELECTROMAGNETIQUES IMPLIQUE UNE ANALYSE A LA FOIS ELECTROMAGNETIQUE ET THERMIQUE. UNE TECHNIQUE DE MODELISATION A ETE DEVELOPPEE, BASEE SUR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS, QUI PERMET DE TENIR COMPTE DE L'INTERDEPENDENCE ENTRE LES DEUX PHENOMENES ET DE LA NON-LINEARITE DES CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX UTILISES. CETTE TECHNIQUE A ETE APPLIQUEE POUR ANALYSER DES ECHAUFFEMENTS DANS DE MACHINES ELECTRIQUES ET UN CHAUFFAGE PAR INDUCTION
Author: Mohamed Karmous
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Languages : fr
Pages : 193
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Book Description
CE TRAVAIL EST CONSACRE A L'ETUDE DU COMPORTEMENT THERMIQUE D'UN MOTEUR PAS A PAS A ROTOR DISCOIDE. LE COMPORTEMENT EST SIMULE AU MOYEN D'UN MODELE NODAL UTILISANT DES RESISTANCES ET DES CAPACITES THERMIQUES AINSI QUE DES SOURCES DE CHALEUR. LA MISE EN UVRE NECESSITE DE SEPARER LES DIFFERENTES PERTES (PAR EFFET JOULE, ELECTROMAGNETIQUES ET MECANIQUES) SUIVANT LES CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT ET LES LIMITES IMPOSEES PAR L'ALIMENTATION. LES PERTES SONT CALCULEES AU MOYEN D'UN MODELE ELECTRIQUE GRACE A DEUX ENROULEMENTS FICTIFS EN COURT-CIRCUIT. LA VALIDATION DU MODELE DANS DIFFERENTES CONDITIONS PERMET DE DETERMINER LES PARAMETRES. LE SCHEMA THERMIQUE CONCERNE UN SECTEUR ELEMENTAIRE DU MOTEUR. IL SE COMPOSE DE 94 NUDS, 167 RESISTANCES, 63 CAPACITES ET 13 SOURCES DE CHALEUR. LE NOMBRE ELEVE EST IMPOSE PAR LA COMPLEXITE DU MOTEUR ET LA DISSYMETRIE DE FIXATION. LA VALIDATION EST FAITE AU MOYEN DE MESURES DE TEMPERATURES EN 16 POINTS LOCALISES A L'INTERIEUR ET SUR LA SURFACE. CE MODELE DONNE DE BONS RESULTATS TANT A L'ARRET QU'EN ROTATION ET EN REGIME ETABLI OU EN REGIME TRANSITOIRE. UN SCHEMA EQUIVALENT REDUIT A 3 NUDS EST PROPOSE POUR UNE ETUDE GLOBALE
Author: Ahmad Ahmad
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Languages : fr
Pages : 125
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Book Description
LA CONNAISSANCE ET LA MAITRISE DE NOMBREUX REGIMES TRANSITOIRES QUI APPARAISSENT ET SE PROPAGENT SUR LES RESEAUX ET DANS LES MATERIELS QUI Y SONT CONNECTES (TRANSFORMATEURS, PARAFOUDRES,...) EST UN PROBLEME D'ACTUALITE. UN TRANSFORMATEUR DE PUISSANCE RELIE A UN RESEAU MOYENNE TENSION OU TRES HAUTE TENSION EST SOUMIS A DIFFERENTS TYPES DE SURTENSION DONT LA CONNAISSANCE PERMET D'EVALUER LES CONTRAINTES AUXQUELLES SONT SOUMISES LES ISOLATIONS INTERNES. D'UNE PART, NOUS AVONS ELABORE UN NOUVEAU MODELE DE TRANSFORMATEUR CUIRASSE VALABLE SUR UNE TRES LARGE GAMME DE FREQUENCES, ISSU DU PRINCIPE DE LA DUALITE MAGNETIQUE ELECTRIQUE AFIN DE CONNAITRE SON COMPORTEMENT INTERNE (FREQUENCES DE RESONANCE, COEFFICIENTS DE SURTENSION). CE MODELE EST DESTINE A ETRE INTRODUIT DANS DES CODES DE CALCUL DE RESEAUX, PAR EXEMPLE L'EMTP. LE MODELE PREND EN COMPTE LES PERTES DANS LE CUIVRE ET DANS LE NOYAU MAGNETIQUE. DES METHODES ONT ETE EGALEMENT DEVELOPPEES POUR UN CALCUL FIABLE DES PARAMETRES DU MODELE. D'AUTRE PART, UNE METHODE D'ANALYSE MODALE PERMETTANT D'ILLUSTRER LE COMPORTEMENT OSCILLATOIRE D'UN TRANSFORMATEUR A ETE DEVELOPPEE. CETTE METHODE CONDUIT A UN SCHEMA EQUIVALENT QUI SERT A ETUDIER LES INTERACTIONS DU TRANSFORMATEUR AVEC LE RESEAU. DANS CES PRECEDENTS MODELES, LES RESULTATS CALCULES DE SIMULATION SONT EN BON ACCORD AVEC CEUX OBTENUS PAR LA MESURE, TANT SUR MODELE REDUIT QUE SUR TRANSFORMATEUR THT REEL. PAR AILLEURS, UN ALGORITHME DE CALCUL DE RESEAUX ELECTRIQUES FONDE SUR L'INVERSION DE LA TRANSFORMEE DE LAPLACE A ETE DEVELOPPE. IL PERMET L'INVERSION DE LA TRANSFORMEE DE LAPLACE DE PLUSIEURS FONCTIONS A LA FOIS, EN Y ADAPTANT LA METHODE NODALE. LES RESULTATS DE CALCUL SONT EN TRES BON ACCORD AVEC CEUX DES MESURES ET PERMETTENT D'ESPERER UNE MEILLEURE SIMULATION DU SYSTEME LIGNE-TRANSFORMATEUR
Author: Triomphant Ngnegueu
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 140
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Book Description
DANS CE DOCUMENT, NOUS PRESENTONS QUELQUES MODELES DE CALCUL DE CHAMP ET DE PERTES SUPPLEMENTAIRES DANS LES TRANSFORMATEURS DE PUISSANCE. DES METHODES DE CALCUL ANALYTIQUE ET DES METHODES DE CALCUL NUMERIQUE (METHODE DES ELEMENTS FINIS EN 2D ET EN 3D) SONT UTILISEES. EN NOUS PLACANT DANS L'APPROXIMATION 2D, NOUS ANALYSONS LES PERTES PAR COURANT DE FOUCAULT ET LES PERTES PAR COURANT DE CIRCULATION DANS LES BOBINAGES, TOUT EN PRENANT LES TRANSPOSITIONS EN COMPTE. NOUS ANALYSONS ENSUITE LES PERTES INDUITES DANS LE BLINDAGE DU TRANSFORMATEUR, EN UTILISANT LA METHODE DES ELEMENTS FINIS. LORSQUE L'APPROXIMATION 2D DEVIENT INSUFFISANTE, NOUS INTRODUISONS UN COEFFICIENT DE CORRECTION (COEFFICIENT DE PUISSANCE), POUR PRENDRE EN COMPTE LES EFFETS DE LA TROISIEME DIMENSION. NOUS PRESENTONS ENFIN QUELQUES FORMULATIONS POUR LE CALCUL DU CHAMP MAGNETOSTATIQUE EN TROIS DIMENSIONS, EN UTILISANT UN LOGICIEL DE CALCUL DE CHAMP PAR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS EN TROIS DIMENSIONS (FLUX 3D), NOUS APPLIQUONS CES FORMULATIONS AU CALCUL DU CHAMP DE FUITE DANS LES COINS DES TRANSFORMATEURS. AUX DIFFERENTES ETAPES, NOUS PRESENTONS DES COMPARAISONS ENTRE DES RESULTATS DE CALCULS ET DES RESULTATS D'ESSAIS. CETTE ETUDE PREND COMME SUPPORT, LE TRANSFORMATEUR DE PUISSANCE DE TYPE CUIRASSE MAIS ELLE SE GENERALISE TRES FACILEMENT A L'ETUDE DE TOUT DISPOSITIF ELECTROMAGNETIQUE STATIQUE (ABSENCE DE MOUVEMENT) EN BASSE FREQUENCE
Author: FRANCOIS.. BLACHE
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Languages : fr
Pages : 229
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Book Description
CE MEMOIRE COMMENCE PAR UNE PRESENTATION DE L'ETAT DE L'ART EN MATIERE DE CIRCUITS EQUIVALENTS ET DE CARACTERISATION EXPERIMENTALE DES COMPOSANTS BOBINES. IL PRECISE ENSUITE LES MODIFICATIONS A APPORTER AU CIRCUIT EQUIVALENT INITIAL, POUR DES TRANSFORMATEURS A FAIBLE RENDEMENT ET/OU FAIBLE COUPLAGE, AINSI QUE LES METHODES DE CARACTERISATION EXPERIMENTALE APPLICABLES A DE TELS COMPOSANTS. LES ELEMENTS DU CIRCUIT EQUIVALENT DU COMPOSANT FAISANT L'OBJET DE CETTE ETUDE SONT ENSUITE EVALUES EXPERIMENTALEMENT. LA SIMULATION, A L'AIDE DU LOGICIEL PSPICE, DU COMPORTEMENT D'UN CIRCUIT ELECTRONIQUE INTEGRANT CE COMPOSANT EST CONFRONTEE A L'EXPERIENCE. LE GAIN EN PRECISION RESULTANT DE L'EMPLOI D'UN MODELE ADEQUAT POUR CHAQUE COMPOSANT BOBINE EST AINSI MIS EN EVIDENCE. LA SUITE DE L'ETUDE PORTE SUR LE CALCUL DES ELEMENTS DU CIRCUIT EQUIVALENT DU TRANSFORMATEUR A PARTIR DES DONNEES TECHNOLOGIQUES. DANS UN PREMIER TEMPS, L'ACCENT EST MIS SUR LES CAPACITES PARASITES. EN MENANT EN PARALLELE UNE ETUDE ANALYTIQUE ET UNE MODELISATION ELECTROSTATIQUE GRACE AU LOGICIEL FLUX2D, L'INCIDENCE DU MODE DE BOBINAGE SUR LA VALEUR DES CAPACITES EST ANALYSEES EN DETAIL. DES REGLES PRATIQUES DE BOBINAGE, VISANT A DIMINUER CES CAPACITES PARASITES, SONT JUSTIFIEES ET APPLIQUEES A DES PROTOTYPES INDUSTRIELS, AVEC SUCCES. LE CALCUL DES GRANDEURS MAGNETIQUES ET DES PERTES A L'AIDE DU LOGICIEL FLUX2D, NECESSITE L'INTRODUCTION D'UNE PERMEABILITE COMPLEXE. NOUS DISCUTONS ALORS DE CERTAINES LIMITES DE VALIDITE DES METHODES CLASSIQUES DE CARACTERISATION DES MATERIAUX MAGNETIQUES. ENFIN, UNE METHODE EXPERIMENTALE ORIGINALE, DESTINEE A MESURER, A CHAQUE FREQUENCE, LA RESISTIVITE ET LA PERMEABILITE COMPLEXE D'UN MATERIAU MAGNETIQUE CONDUCTEUR LINEAIRE EST PROPOSEE ET VALIDEE. CETTE METHODE EST ENSUITE ETENDUE AU CAS DES MATERIAUX COMPOSITES (FERRITES)
