Modélisation et caractérisation des matériaux magnétiques composites doux utilisés dans les machines électriques PDF Download
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Author: Charles Cyr
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 206
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Book Description
Les matériaux magnétiques composites doux sont utilisés pour réaliser des circuits magnétiques de machines électriques. Ils sont formés de particules de fer revêtues d’une mince couche de diélectrique et pressées à haute densité. La conception des machines électriques à l’aide de ces matériaux requiert la connaissance de méthodes de caractérisation de leurs propriétés électriques et magnétiques. L’optimisation des propriétés magnétiques des matériaux composites nécessite la compréhension des phénomènes se produisant à l’échelle microscopique et de leur influence sur la caractéristique d’aimantation à l’échelle macroscopique. Des méthodes de caractérisation adaptées aux matériaux magnétiques composites sont développées dans cette thèse : elles concernent la mesure de la caractéristique d’aimantation, de la résistivité et des pertes magnétiques. L’utilisation de ces méthodes démontre que l’inhomogénéité et l’anisotropie des propriétés des circuits magnétiques faits de matériaux magnétiques composites, considérées comme relativement négligeables dans les travaux publiés jusqu’à présent, sont suffisamment importantes pour influencer le développement du matériau, le dimensionnement des machines électriques et les tests de qualité en production. Un modèle permettant de relier la caractéristique d’aimantation à la structure des matériaux magnétiques composites et aux propriétés des constituants est proposé. Ce modèle est basé sur la simulation en calcul des champs de l’écoulement du flux magnétique à travers la structure microscopique du matériau et il permet de retrouver la caractéristique d’aimantation à l’échelle du circuit magnétique. Les relations obtenues démontrent un couplage significatif entre les propriétés globales, comme la perméabilité maximale, et certaines grandeurs à l’échelle microscopique, comme l’épaisseur du revêtement des particules de fer. Les modèles et les méthodes de caractérisation proposés peuvent ainsi être efficacement utilisés pour l’optimisation des dimensions des machines faites de matériaux magnétiques composites ainsi que pour l’optimisation des propriétés de ces matériaux en vue d’applications spécifiques.
Author: Charles Cyr
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Languages : fr
Pages : 206
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Book Description
Les matériaux magnétiques composites doux sont utilisés pour réaliser des circuits magnétiques de machines électriques. Ils sont formés de particules de fer revêtues d’une mince couche de diélectrique et pressées à haute densité. La conception des machines électriques à l’aide de ces matériaux requiert la connaissance de méthodes de caractérisation de leurs propriétés électriques et magnétiques. L’optimisation des propriétés magnétiques des matériaux composites nécessite la compréhension des phénomènes se produisant à l’échelle microscopique et de leur influence sur la caractéristique d’aimantation à l’échelle macroscopique. Des méthodes de caractérisation adaptées aux matériaux magnétiques composites sont développées dans cette thèse : elles concernent la mesure de la caractéristique d’aimantation, de la résistivité et des pertes magnétiques. L’utilisation de ces méthodes démontre que l’inhomogénéité et l’anisotropie des propriétés des circuits magnétiques faits de matériaux magnétiques composites, considérées comme relativement négligeables dans les travaux publiés jusqu’à présent, sont suffisamment importantes pour influencer le développement du matériau, le dimensionnement des machines électriques et les tests de qualité en production. Un modèle permettant de relier la caractéristique d’aimantation à la structure des matériaux magnétiques composites et aux propriétés des constituants est proposé. Ce modèle est basé sur la simulation en calcul des champs de l’écoulement du flux magnétique à travers la structure microscopique du matériau et il permet de retrouver la caractéristique d’aimantation à l’échelle du circuit magnétique. Les relations obtenues démontrent un couplage significatif entre les propriétés globales, comme la perméabilité maximale, et certaines grandeurs à l’échelle microscopique, comme l’épaisseur du revêtement des particules de fer. Les modèles et les méthodes de caractérisation proposés peuvent ainsi être efficacement utilisés pour l’optimisation des dimensions des machines faites de matériaux magnétiques composites ainsi que pour l’optimisation des propriétés de ces matériaux en vue d’applications spécifiques.
Author: Arnaud Cariou
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Languages : fr
Pages : 0
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Cette thèse vise à développer un modèle de pertes fer valide pour des fréquences allant du continu à 2kHz pour des formes d'onde d'induction complexes en une dimension puis de l'étendre sur deux dimensions. Une étude sur l'influence de la température sur l'hystérésis magnétique sera menée.
Author: Rindra Ramarotafika
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Languages : fr
Pages : 170
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Dans le domaine du génie électrique, plusieurs travaux de recherche portent sur l'étude de l'impact des procédés de fabrication sur les propriétés magnétiques des matériaux ferromagnétiques. Cet impact se traduit par une détérioration de la perméabilité magnétique, et une augmentation des pertes, principalement des pertes par hystérésis. Il faut noter toutefois que ces études sont, pour la plupart, purement quantitatives et les travaux traitant de la modélisation des ces influences sur la loi de comportement et les pertes sont assez rares. En outre, la non répétabilité des procédés de fabrication induit souvent une variabilité sur les caractéristiques des matériaux magnétiques. Ce phénomène peut être attribué, entre autre, à un phénomène d'usure ou de vieillissement des différents outils utilisés sur la chaîne de fabrication. Le travail présenté propose une approche de type probabiliste, pour l'étude de l'impact des procédés de fabrication sur deux groupes d'échantillons de stators de machines électriques. Les deux groupes, fabriqués à partir de tôles de même grade (M800-50A), sont de mêmes dimensions et diffèrent par leur procédé de fabrication : le premier est issu d'un enroulement d'une bande de tôle poinçonnée et l'autre d'un empilement de tôles découpées au laser. La mise en œuvre des outils de la statistique a permis d'observer que les échantillons fabriqués à partir d'empilement de tôles sont plus performants magnétiquement. En outre, la variabilité des propriétés magnétiques des échantillons fabriqués à partir de tôles enroulées a été mise en évidence. Un modèle probabiliste de la loi de comportement, des pertes et de l'hystérésis magnétique, prenant en compte cette variabilité, a alors été développé. Ces modèles ont ensuite été validés à partir des données expérimentales et des tests statistiques.
Author: Benjamin Ducharne
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Languages : fr
Pages : 117
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Book Description
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: Ahmed Chebak
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Languages : fr
Pages : 270
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Author: Olivier Maloberti
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Languages : fr
Pages : 322
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Book Description
Les matériaux magnétiques doux (Fe, Ni, Co, ... sous fonne cristalline, polycristalline ou amorphe) sont utilisés en électrotechnique pour convertir l'énergie, guider les lignes de flux et transmettre des signaux. Leur principale caractéristique est de s'aimanter aisément. Ces matériaux sont aussi conducteurs et des courants sont induits en régime transitoire et périodique. Ces derniers peuvent être classiquement diffusés à une échelle macroscopique mais aussi et surtout localement induits dans une microstructure magnétique en mouvement et réarrangement incessant. Ils entraînent des pertes d'énergie, des temps de retard, de la distorsion de signal et de la rémanence. Nous nous intéressons à la recherche de modèles fidèles dans le but de comprendre les propriétés des matériaux ferromagnétiques doux en régime statique et dynamique et de simuler avec précision le comportement des dispositifs électrotechniques.
Author: Abdelkader Benabou
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Languages : fr
Pages : 155
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Pour étudier les systèmes électromagnétiques on a de plus en plus recours à la modélisation numérique. Dans notre étude, nous nous sommes intéressés à la modélisation des matériaux ferromagnétiques utilisés dans les systèmes de conversion d'énergie électrique. La loi de comportement de ces matériaux, de nature hystérétique, doit être prise en compte pour une modélisation plus fine. Ainsi, 3 matériaux (tôles FeSi, Ferrites et poudres de fer) ont été étudiés en régimes statique et dynamique. En régime statique, les modèles de Preisach et de Jiles-Atherton ont été comparés en terme de précision et de temps de calcul. Cette comparaison a été étendue à l'étude d'un système modélisé avec la méthode des éléments finis. En régime dynamique, deux modèles sont comparés : celui de Jiles-Atherton étendu à la dynamique et celui de l'équation de diffusion approximée en basse fréquence. Le premier est choisi pour une implantation dans le code éléments finis du laboratoire pour l'étude d'un transformateur.
Author: Abdelkader Benabou
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les performances des dispositifs de conversion électromagnétique de l'énergie reposent en grande partie sur les propriétés des matériaux ferromagnétiques qui les constituent. Dans un contexte d'efficacité énergétique croissante, il devient alors primordial de disposer d'outils, notamment numériques, fiables et précis pour la conception de ces dispositifs. La bonne connaissance et la représentation réaliste du comportement des matériaux magnétiques permettent de contribuer à cet objectif. Ainsi, les travaux présentés s'inscrivent dans une démarche complète de la chaîne de modélisation d'un dispositif de conversion électrique, allant de la caractérisation expérimentale du matériau magnétique et sa modélisation jusqu'à l'implémentation du modèle dans un outil de calcul par éléments finis et la validation expérimentale sur des dispositifs réels. La synthèse de ces travaux de recherche s'articule autour de trois axes: la caractérisation des matériaux magnétiques, leur modélisation et leur exploitation/validation sur des dispositifs réels. Le premier axe traite principalement des techniques de caractérisation spécifiques développées pour extraire les informations sur les propriétés électromagnétiques des matériaux. Le second axe s'intéresse quant à lui aux modèles de matériaux (hystérésis magnétique, pertes fer, approche probabiliste ...) et à l'implémentation de ces modèles dans un outil de modélisation numérique par éléments finis. Enfin, le troisième axe concerne la validation de ces modèles sur des cas concrets de dispositifs de conversion d'énergie.
Author: Sorin Aurel Spornic
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Le travail de notre thèse porte sur le comportement des matériaux magnétiques doux soumis à des variations 2D quelconques du vecteur induction magnétique dans le plan de la tôle. De telles conditions apparaissent par exemple dans les machines électriques tournantes ou les transformateurs triphasés. Les travaux précédents ont été limités à des inductions de formes simples (cercles ou ellipses parcourues à vitesse angulaire constante), qui ne permettent pas de décrire de manière complète le comportement des matériaux. Dans un premier temps nous avons dû élaborer un outil de caractérisation magnétique complète en 2D. Nous avons équipé les deux RSST du LEG d'un système de pilotage informatisé. La précision et la stabilité des mesures ont été nettement améliorées, tout en élargissant l'intervalle des fréquences. Son asservissement numérique a permis l'obtention pour la première fois de formes d'onde 2D complexes de l'induction. Finalement le banc de mesures a été entièrement automatisé. Par la suite cet outil nous a permis l'étude de plusieurs matériaux magnétiques doux, tels que le FeNi, le FeCo et le FeSi NO. - D'abord ces trois matériaux ont été soumis à des inductions circulaires. Nous avons étudié le comportement en fonction du niveau de l'induction et de la fréquence et le comportement réversible, qui permet la mise en évidence de Panisotropie. Le FeNi a permis d'obtenir la courbe complète et atypique des pertes en fonction du niveau d'induction en champ tournant et de valider un modèle de prédiction de celles-ci. Le comportement vectoriel de la loi B(H) dans ce matériau a été également analysé et une tentative de modélisation de l'évolution du champ magnétique a été proposée. - Ensuite nous avons étendu notre étude aux formes d'onde observées dans un moteur asynchrone triphasé. Nous avons testé une méthode de calcul approchée pour les pertes 2D. Finalement, nous avons mis en évidence l'importance de la dérivé temporelle du vecteur induction sur le comportement magnétique et les pertes.
Author: MOHAMED ALI.. DANI
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Languages : fr
Pages : 145
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Book Description
CETTE THESE TRAITE DE LA CONCEPTION D'UN NOUVEAU DISPOSITIF QUI REFLETE LE PLUS FIDELEMENT POSSIBLE LES CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT D'UNE MACHINE ELECTRIQUE POUR UNE DETERMINATION PLUS FIABLE DES PERTES FER DANS LES TOLES MAGNETIQUES CONSTITUANT CETTE MACHINE. CE TRAVAIL EST ESSENTIELLEMENT LIMITE A DES SOLLICITATIONS TRAPEZOIDALES. UNE PREMIERE PARTIE CONSISTE A DEVELOPPER D'ABORD LES PRINCIPAUX DISPOSITIFS DE MESURES, PAR UN DISPOSITIF NORMALISE, LES PERTES FER POUR DEUX TYPES DE TOLES MAGNETIQUES. L'ANALYSE DES RESULTATS OBTENUS PAR SIMULATIONS NUMERIQUES, MONTRE QUE LES PHENOMENES SONT COMPLEXES ET IL N'EST PLUS POSSIBLE DE SE CONTENTER DES DISPOSITIFS QUI SE BASENT SUR DES MODELES SIMPLIFIES. DE CE FAIT, L'AUTEUR PROPOSE ET ETUDIE UN DISPOSITIF DE MESURE DES PERTES FER DESTINE POUR LES TOLES UTILISEES DANS LES MACHINES LINEAIRES. IL MONTRE AUSSI QU'AVEC CE DISPOSITIF IL EST POSSIBLE DE DETERMINER LES PERTES FER DANS DES ECHANTILLONS DE TOLES MAGNETIQUES ENCOCHEES. DANS LA MEME OPTIQUE, IL PROPOSE UN DISPOSITIF POUR CARACTERISER LES TOLES MAGNETIQUES UTILISEES DANS LES MACHINES TOURNANTES. APRES ETUDE ET CONCEPTION DE CES CAPTEURS ET EN EXPLOITANT CE DISPOSITIF, UNE SERIE DE SIMULATIONS NUMERIQUES MONTRE LA COMPLEXITE DU CHAMP D'INDUCTION QUI REGNE DANS LE MATERIAU MAGNETIQUE CONSTITUANT LA MACHINE ET EN PARTICULIER DANS LES DENTS. ENFIN, LE MEMOIRE DE THESE SE TERMINE PAR UNE PROPOSITION DES PERSPECTIVES POUR L'EXPLOITATION DU DISPOSITIF ROTATIF DEJA CONCU
