DEVELOPPEMENT DE MODELES DYNAMIQUES COMPORTEMENTAUX DE CIRCUITS MAGNETIQUES. PRISE EN COMPTE DE L'HYSTERESIS ET DE LA GEOMETRIE PDF Download
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Author: FRANK.. MARTHOURET
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Languages : fr
Pages : 172
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L'ELECTRONIQUE DE PUISSANCE, EN APPORTANT DES SOLLICITATIONS NOUVELLES AUX MACHINES ELECTRIQUES, NECESSITE LE DEVELOPPEMENT D'OUTILS ADAPTES A LA DESCRIPTION DES PHENOMENES. EN PARTICULIER LE COMPORTEMENT DYNAMIQUE DES CIRCUITS MAGNETIQUES EST DECRIT DE FACON INCOMPLETE PAR DES MODELES DE TYPE SCHEMA EQUIVALENT. A PARTIR D'UN MODELE COMPORTEMENTAL ORIGINAL ETABLI AU CEGELY AVEC DES HYPOTHESES RESTRICTIVES SUR LA GEOMETRIE, NOUS AVONS PROPOSE DES DEVELOPPEMENTS ELARGISSANT LE DOMAINE DE VALIDITE AUX REGIMES TRANSITOIRES RAPIDES ET A DES GEOMETRIES PLUS COMPLEXES. NOUS AVONS DANS UN PREMIER TEMPS INTEGRE LE MODELE D'HYSTERESIS DE PREISACH EN PAS DE TEMPS DANS LE LOGICIEL CONTENANT LE MODELE DE REPRESENTATION DE CIRCUIT MAGNETIQUE. POUR CELA, NOUS AVONS DEVELOPPE UNE GESTION DE L'HISTOIRE DU MATERIAU ADAPTEE AUX EXIGENCES D'UNE RESOLUTION D'EQUATIONS DIFFERENTIELLES PAR DIFFERENTIATION RETROGRADE. CET OUTIL NOUS A PERMIS D'ETABLIR LE DOMAINE DE VALIDITE ET DE METTRE EN EVIDENCE DES ECARTS IMPORTANTS POUR LES FAIBLES NIVEAUX D'AMPLITUDE DE L'EXCITATION. CES ECARTS, ATTRIBUES AU MODELE DE PREISACH, ONT NECESSITE LA MISE EN UVRE DE TECHNIQUES DE COMPENSATION POUR REDUIRE LES ERREURS DUES AU MODELE STATIQUE. NOUS AVONS REALISE UNE ETUDE FREQUENTIELLE A PARTIR DE CE NOUVEAU MODELE. AFIN D'AMELIORER LA DESCRIPTION DES TRANSITOIRES RAPIDES, NOUS AVONS EFFECTUE UNE ANALYSE DES PHENOMENES PHYSIQUES ET PROPOSE DEUX APPROCHES DIFFERENTES REMETTANT EN CAUSE LES HYPOTHESES D'HOMOGENEITE DU MODELE INITIAL. CES DEUX TECHNIQUES, QUI FOURNISSENT APPROXIMATIVEMENT LES MEMES RESULTATS, ONT PERMIS D'ELARGIR DE FACON SIGNIFICATIVE CES LIMITES FREQUENTIELLES DU MODELE. PAR AILLEURS, POUR POUVOIR DECRIRE UN PLUS GRAND NOMBRE D'APPLICATIONS, IL A ETE NECESSAIRE DE DEPASSER LES HYPOTHESES GEOMETRIQUES RESTRICTIVES DU MODELE INITIAL. LA DEFINITION D'UN TUBE DE FLUX OUVERT ET DE REGLES D'ASSEMBLAGE APPORTE UNE SOLUTION A CE PROBLEME. L'INTRODUCTION DE L'ENSEMBLE DE CES TRAVAUX DANS UN LOGICIEL DE SIMULATION ORIENTEE CIRCUITS PERMET A PRESENT DE DECRIRE DE FACON SATISFAISANTE DES APPLICATIONS INDUSTRIELLES
Author: FRANK.. MARTHOURET
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L'ELECTRONIQUE DE PUISSANCE, EN APPORTANT DES SOLLICITATIONS NOUVELLES AUX MACHINES ELECTRIQUES, NECESSITE LE DEVELOPPEMENT D'OUTILS ADAPTES A LA DESCRIPTION DES PHENOMENES. EN PARTICULIER LE COMPORTEMENT DYNAMIQUE DES CIRCUITS MAGNETIQUES EST DECRIT DE FACON INCOMPLETE PAR DES MODELES DE TYPE SCHEMA EQUIVALENT. A PARTIR D'UN MODELE COMPORTEMENTAL ORIGINAL ETABLI AU CEGELY AVEC DES HYPOTHESES RESTRICTIVES SUR LA GEOMETRIE, NOUS AVONS PROPOSE DES DEVELOPPEMENTS ELARGISSANT LE DOMAINE DE VALIDITE AUX REGIMES TRANSITOIRES RAPIDES ET A DES GEOMETRIES PLUS COMPLEXES. NOUS AVONS DANS UN PREMIER TEMPS INTEGRE LE MODELE D'HYSTERESIS DE PREISACH EN PAS DE TEMPS DANS LE LOGICIEL CONTENANT LE MODELE DE REPRESENTATION DE CIRCUIT MAGNETIQUE. POUR CELA, NOUS AVONS DEVELOPPE UNE GESTION DE L'HISTOIRE DU MATERIAU ADAPTEE AUX EXIGENCES D'UNE RESOLUTION D'EQUATIONS DIFFERENTIELLES PAR DIFFERENTIATION RETROGRADE. CET OUTIL NOUS A PERMIS D'ETABLIR LE DOMAINE DE VALIDITE ET DE METTRE EN EVIDENCE DES ECARTS IMPORTANTS POUR LES FAIBLES NIVEAUX D'AMPLITUDE DE L'EXCITATION. CES ECARTS, ATTRIBUES AU MODELE DE PREISACH, ONT NECESSITE LA MISE EN UVRE DE TECHNIQUES DE COMPENSATION POUR REDUIRE LES ERREURS DUES AU MODELE STATIQUE. NOUS AVONS REALISE UNE ETUDE FREQUENTIELLE A PARTIR DE CE NOUVEAU MODELE. AFIN D'AMELIORER LA DESCRIPTION DES TRANSITOIRES RAPIDES, NOUS AVONS EFFECTUE UNE ANALYSE DES PHENOMENES PHYSIQUES ET PROPOSE DEUX APPROCHES DIFFERENTES REMETTANT EN CAUSE LES HYPOTHESES D'HOMOGENEITE DU MODELE INITIAL. CES DEUX TECHNIQUES, QUI FOURNISSENT APPROXIMATIVEMENT LES MEMES RESULTATS, ONT PERMIS D'ELARGIR DE FACON SIGNIFICATIVE CES LIMITES FREQUENTIELLES DU MODELE. PAR AILLEURS, POUR POUVOIR DECRIRE UN PLUS GRAND NOMBRE D'APPLICATIONS, IL A ETE NECESSAIRE DE DEPASSER LES HYPOTHESES GEOMETRIQUES RESTRICTIVES DU MODELE INITIAL. LA DEFINITION D'UN TUBE DE FLUX OUVERT ET DE REGLES D'ASSEMBLAGE APPORTE UNE SOLUTION A CE PROBLEME. L'INTRODUCTION DE L'ENSEMBLE DE CES TRAVAUX DANS UN LOGICIEL DE SIMULATION ORIENTEE CIRCUITS PERMET A PRESENT DE DECRIRE DE FACON SATISFAISANTE DES APPLICATIONS INDUSTRIELLES
Author: Jean-Pierre Masson
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L'OPTIMISATION DU FONCTIONNEMENT DYNAMIQUE D'ACTIONNEURS A FORTS REGIMES TRANSITOIRES DOIT INCLURE LA SOURCE, LE CONVERTISSEUR D'ALIMENTATION, LA CHARGE ET LA COMMANDE. LA RESOLUTION SIMULTANEE DES EQUATIONS DE MAXWELL EN REGIME DYNAMIQUE DANS LE VOLUME DE L'ACTIONNEUR, ET DES EQUATIONS DIFFERENTIELLES REPRESENTANT SON ENVIRONNEMENT ELECTRIQUE ET MECANIQUE CONDUIT A DES TEMPS DE CALCUL PEU COMPATIBLES AVEC UNE UTILISATION EN RECHERCHE D'OPTIMUM. DANS CE CONTEXTE, NOUS AVONS MONTRE QU'IL ETAIT POSSIBLE DANS LE CAS DE GEOMETRIES SIMPLES, D'UTILISER UN MODELE COMPORTEMENTAL DU CIRCUIT MAGNETIQUE DE L'ACTIONNEUR, DIMINUANT AINSI LES VOLUMES DE CALCUL DANS DE GRANDES PROPORTIONS. L'EXTRACTION DES PARAMETRES DE CE MODELE EST ALORS REALISEE A PARTIR D'UN NOMBRE LIMITE DE RESOLUTIONS DE CHAMP A FAIBLE COUT. LE MEMOIRE PRESENTE DECRIT LA CONSTRUCTION DU MODELE ET LES TESTS DESTINES A SA VERIFICATION EXPERIMENTALE. DES EXEMPLES MONTRENT SON UTILISATION EN SIMULATION DU COMPORTEMENT ELECTRIQUE DE COMPOSANTS PASSIFS, OU EN PREDETERMINATION DES PERTES FER DE CIRCUITS MAGNETIQUES EN REGIME QUELCONQUE. LA PRISE EN COMPTE SIMULTANEE DES PHENOMENES DE SATURATION, D'HYSTERESIS ET DE COURANT INDUIT A CONDUIT, DANS LES CAS ETUDIES, A L'OBTENTION RAPIDE DE RESULTATS SATISFAISANTS
Author: BRUNO.. LEFEBVRE
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L'ENSEMBLE DE CETTE ETUDE PRESENTE L'ETABLISSEMENT D'UN MODELE DE SIMULATION PASSIFS MAGNETIQUES. LES ELEMENTS CONCERNES SONT LES STRUCTURES A FAIBLES FUITES MAGNETIQUES A L'INTERIEUR DESQUELLES PEUT ETRE DEFINIE UNE VARIABLE FLUX UNIQUE; NOUS MONTRONS LES DIFFERENTES ETAPES QUI ONT PERMIS D'ABOUTIR, A PARTIR D'UNE TECHNIQUE DE SIMULATION COMPORTEMENTALE DEVELOPPEE AU LABORATOIRE, A LA PRISE EN COMPTE DE LA SATURATION, DES COURANTS DE FOUCAULT ET DE L'HYSTERESIS, LORS DE FONCTIONNEMENT EN ONDES QUELCONQUES. LE PRINCIPE EST DE RECONSTITUER LA VARIABLE FLUX MAGNETIQUE AU MOYEN D'UNE OU PLUSIEURS EQUATIONS D'ETAT FAISANT INTERVENIR UN COEFFICIENT DE COMPORTEMENT DYNAMIQUE ET LA CARACTERISTIQUE STATIQUE DU CIRCUIT. CETTE DERNIERE DOIT RENDRE COMPTE DU PROCESSUS D'HYSTERESIS LORSQUE L'ORDRE DE GRANDEUR DU PHENOMENE NE PEUT ETRE NEGLIGE VIS-A-VIS DU COMPORTEMENT DYNAMIQUE. LE MODELE NECESSITE LA CONNAISSANCE, AU DEPART, DE LA COURBE D'AIMANTATION ET DU CYCLE A SATURATION STATIQUE, AINSI QUE D'UNE COURBE DYNAMIQUE. NOUS AVONS DEVELOPPE UN APPAREILLAGE DE MESURES ECHANTILLONNEES DEDIE A LA CARACTERISATION DES CIRCUITS MAGNETIQUES EN VUE D'UNE SIMULATION. CELUI-CI NOUS A EGALEMENT PERMIS D'EVALUER LES LIMITES DE VALIDITE EN FREQUENCE. AFIN D'ELARGIR LE CHAMP D'APPLICATION A DIFFERENTS MATERIAUX, NOUS AVONS IMAGINE D'INCLURE, DE MANIERE AUTOMATIQUE, L'HYSTERESIS DANS LA DESCRIPTION STATIQUE. LA FAISABILITE DE LA METHODE A ETE MONTREE SUR LA SIMULATION D'EXEMPLES PRATIQUES TELS QUE: INDUCTANCE, TRANSFORMATEUR DE TENSION, TRANSFORMATEUR DE COURANT DANS UN DISJONCTEUR DIFFERENTIEL, ETABLISSEMENT D'UN MODELE DE PERTES FER; LE PROBLEME DU COUPLAGE AVEC DES CIRCUITS DE CHARGE NON LINEAIRES A EGALEMENT ETE ABORDE. L'EFFICACITE DE NOTRE TECHNIQUE DE REPRESENTATION RESIDE DANS LA PRECISION ET LA RAPIDITE DES DEUX ETAPES SUCCESSIVES: IDENTIFICATION-SIMULATION. LA REALISATION EST MAINTENANT POSSIBLE AU MOYEN D'UN OUTIL COMPLET QUI EXISTE AU LABORATOIRE ET DONT NOUS AVONS PU DEMONTRER LA FONCTIONNALITE SUR DE NOMBREUX CAS D'APPLICATION INDUSTRIELLE
Author: Anh Tuan Vo (doctorant en génie électrique).)
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Les avancées et les ruptures technologiques passent par la maîtrise des propriétés des matériaux et leurs améliorations. Nous envisageons dans le cadre de cette étude de se focaliser sur des applications moyenne fréquence allant jusqu'à quelques dizaines de kHz. L'objectif sera d'évaluer l'apport des matériaux magnétiques non conventionnels dans la conception et la réalisation de machines tournantes rapides ou encore de transformateur moyenne fréquence. Des approches locales et globales du matériau au système seront menées en s'appuyant sur l'expérimentation et la modélisation. De même des structures originales de machines seront recherchées pour intégrer au mieux les spécificités des matériaux et leur mise en œuvre.
Author: KHAMSA.. DARWAZ
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Pages : 137
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LES DISSIPATIONS D'ENERGIE CONSTITUENT UNE DES LIMITATIONS PRINCIPALES RENCONTREES DANS LA CONSTRUCTION DES TRANSFORMATEURS D'ENERGIE ET DES MACHINES ELECTRIQUES. DE NOUVELLES CONDITIONS D'UTILISATION IMPOSEES PAR LES CONVERTISSEURS DE L'ELECTRONIQUE DE PUISSANCE FONT SUPPORTER DE NOUVELLES CONTRAINTES AUX CIRCUITS MAGNETIQUES QUE LES OUTILS CLASSIQUES DE CALCUL NE PEUVENT PRENDRE FACILEMENT EN COMPTE. LE TRAVAIL PRESENTE S'INSCRIT DANS LE DEVELOPPEMENT D'OUTILS ADAPTES A CES NOUVELLES SOLLICITATIONS. NOUS AVONS CHOISI UNE TECHNIQUE DE REPRESENTATION QUI DECRIT DE FACON GLOBALE LE COMPORTEMENT DYNAMIQUE, DONC EVALUE LES PERTES A L'ECHELLE DU CIRCUIT. LE MODELE COMPORTEMENTAL PRESENTE PERMET D'ESTIMER AVEC UNE BONNE PRECISION LES PERTES FER DANS UN MATERIAU FERROMAGNETIQUE DOUX DANS DES CONDITIONS VARIEES D'EXCITATION. LES SIMULATIONS IMPLANTEES SUR PC DEMANDENT DES TEMPS DE CALCUL D'ENVIRON LA MINUTE. L'EXTRACTION DES PARAMETRES NECESSAIRES DU MODELE EST REALISEE AUTOMATIQUEMENT SUR STATION UNIX A PARTIR D'UN NOMBRE TRES REDUIT DE DONNEES EXPERIMENTALES ET EN TRES PEU DE TEMPS. CES PARAMETRES SONT CALCULES UNE FOIS POUR TOUTES A L'ISSUE D'UNE ETAPE DE CARACTERISATION ET GARDES CONSTANTS POUR N'IMPORTE QUELLES CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT DU MATERIAU ETUDIE. LES APPORTS ET LES LIMITES DE LA VALIDITE DE LA METHODE UTILISEE SONT EVALUES A PARTIR DE LA PRECISION OBTENUE AVEC LE MODELE PAR RAPPORT A UNE MESURE DIRECTE REALISEE EN LABORATOIRE DANS DES CONDITIONS VOISINES DES APPLICATIONS LES PLUS COURANTES DE L'ELECTROTECHNIQUE
Author: Maxime Tousignant
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Ce travail de recherche porte sur le développement d'un modèle d'hystérésis pour représenter les propriétés des circuits magnétiques feuilletés ou massifs dans des simulations numériques. Ce type de modèle permet notamment d'améliorer la précision du calcul des pertes fer dans les simulations avec la méthode des éléments finis.Le modèle d'hystérésis développé se base sur le modèle de Preisach-Mayergoyz qui est réputé dans la littérature pour son excellente précision, mais souffre de mauvaises performances numériques. Nous avons proposé un certain nombre de modifications au modèle de Preisach-Mayergoyz original, afin d'obtenir un modèle d'hystérésis environ 100 fois plus rapide à calculer, tout en maintenant le niveau de précision, et dont l'identification des paramètres est simplifiée.Le modèle de Preisach-Mayergoyz accéléré a été incorporé en tant que relation constitutive magnétique dans le logiciel de simulation éléments finis Altair Flux. Certaines formulations des équations de Maxwell utilisées dans ce logiciel nécessitent une relation constitutive sous la forme directe, i.e. qui donne l'induction B en fonction du champ magnétique H, alors que d'autres requièrent une relation constitutive sous la forme inverse. Étant donné que le modèle de Preisach-Mayergoyz accéléré se présente naturellement sous la forme directe, il a été nécessaire de développer une technique d'inversion qui permet de calculer H en fonction de B.Par ailleurs, afin d'améliorer la convergence des problèmes non-linéaires transitoires avec hystérésis, un certain nombre de méthodes ont été mises en place dans le logiciel Altair Flux. Ces méthodes nous ont permis d'utiliser efficacement le modèle de Preisach-Mayergoyz accéléré dans différents problèmes, dont certains cas d'applications industrielles.
Author: Benjamin Ducharne
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Languages : fr
Pages : 117
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La modélisation complète des systèmes électromagnétiques implique la prise en compte de l'ensemble des lois physiques qui régissent les phénomènes. L'utilisation de lois empiriques pour la représentation des circuits magnétiques est suffisante pour des études de dimensionnement des machines électriques. Cependant ces méthodes ne sont pas suffisamment rigoureuses pour le calcul des pertes et la reconstitution des formes d'ondes des grandeurs magnétiques et électriques. L'étude locale des circuits magnétiques est nécessaire quant à la détermination et à la prédiction des zones sensibles d'un circuit magnétique. Nous proposons dans ce manuscrit de thèse une contribution à la caractérisation globale et locale des circuits magnétiques. Ces caractérisations ont comme objectif final le renseignement des modèles et la validation expérimentale de ceux-ci. En privilégiant dans la modélisation la représentation du comportement des matériaux magnétiques (hystérésis dynamique, diffusion..) par rapport aux considérations géométriques sur les circuits, nous recherchons des signatures électriques et magnétiques plus réalistes. Ces résultats, obtenus initialement pour des géométries très simplifiées, sont progressivement étendus à des formes plus complexes. La présentation en fin de manuscrit d'une application réelle confirme l'intérêt d'un tel sujet, et illustre les transferts possibles vers le monde de l'entreprise.
Author: LAURE-LINE.. ROUVE
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Pages : 175
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LA BONNE DESCRIPTION DU FLUX MAGNETIQUE A TRAVERS LES TOLES MAGNETIQUES FESI COURAMMENT UTILISEES EN ELECTROTECHNIQUE NECESSITE LA PRISE EN COMPTE DE L'HYSTERESIS ET DES COURANTS INDUITS QUI SE DEVELOPPENT DANS L'EPAISSEUR DES TOLES AVEC LA FREQUENCE. LE CALCUL DES GRANDEURS MAGNETIQUES DANS LA SECTION DES TOLES PAR RESOLUTION NUMERIQUE DE L'EQUATION DE LA DIFFUSION MONTRE QU'UN MODELE DE PREISACH DYNAMIQUE DONNE UNE BONNE REPRESENTATION DU COMPORTEMENT MAGNETIQUE LOCAL. CE MODELE PERMET EN EFFET DE DECRIRE LE COMPORTEMENT HYSTERETIQUE DU MATERIAU AINSI QUE L'EFFET D'AMORTISSEMENT DES COURANTS INDUITS SUR LE MOUVEMENT DES PAROIS. GRACE A CE MODELE, L'INDUCTION MOYENNE SUR LA SECTION ET LES PERTES DISSIPEES DANS LA TOLE SONT APPROCHEES DE FACON TRES SATISFAISANTE POUR UN CHAMP EN SURFACE SINUSOIDAL ET DES FREQUENCES SUPERIEURES A LA FREQUENCE DE TRAVAIL HABITUELLE DES TOLES. POUR LES MEMES CONDITIONS DE TRAVAIL, UNE METHODE EST PROPOSEE POUR RESOUDRE ANALYTIQUEMENT L'EQUATION DE LA DIFFUSION MAGNETIQUE. CETTE METHODE REPOSE SUR L'UTILISATION DU MODELE DE PREISACH DYNAMIQUE ET DES HYPOTHESES SIMPLIFICATRICES CONCERNANT LES VARIATIONS DE PERMEABILITE DIFFERENTIELLE DANS LE TEMPS ET L'ESPACE DUES A L'HYSTERESIS. ELLE DONNE DES RESULTATS TRES PROCHES DE CEUX DE LA METHODE NUMERIQUE. AINSI, CE TRAVAIL PRESENTE-T-IL LES BASES D'UN MODELE RELIANT L'INDUCTION MOYENNE SUR LA SECTION D'UNE TOLE AU CHAMP APPLIQUE EN SURFACE. CE MODELE, SUPPOSE SCALAIRE (INDUCTION ET CHAMP COLINEAIRES), PERMET EGALEMENT D'APPROCHER LES PERTES DANS LES STRUCTURES ELECTROTECHNIQUES
