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1 - CONTEXTE

2 - UTILISATION D'ACIER À GRAINS ORIENTÉS EN CHAMP TOURNANT

3 - APPLICATIONS À DES MACHINES ASYNCHRONES

4 - PERSPECTIVES ET ÉVOLUTIONS

  • 4.1 - Efficacité énergétique d'autres types de machines
  • 4.2 - Influence sur les bruits et vibrations

Article de référence | Réf : IN157 v1

Applications à des machines asynchrones
Accroissement de l'efficacité énergétique des moteurs à courants alternatifs

Auteur(s) : Bertrand CASSORET, Jean-François BRUDNY, Thierry BELGRAND

Date de publication : 10 févr. 2013

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RÉSUMÉ

Un axe d'amélioration, à puissance donnée, du rendement des machines électriques à courant alternatif consiste à agir sur les pertes fer. Pour cela, les classiques tôles magnétiques à grains non orientés sont remplacées par des tôles à grains orientés décalées. Ces dernières ont de meilleures performances à condition que le flux magnétique circule dans le sens de laminage. Les décaler permet de bénéficier de leurs atouts en champ tournant. Plusieurs moteurs à tôles à grains orientés décalées ont été réalisés afin de valider le procédé qui pourra être appliqué à différents types de machines électriques ou d'alternateurs.

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ABSTRACT

Energy efficiency improvement of AC electric motors

The means to improve the yield of AC electrical machines consists in reducing iron losses. In order to achieve this, the non-oriented steel laminations are replaced by shifted grain-oriented steel laminations. They offer better performances when the magnetic flux circulates in the laminating direction. When shifted, they can be used in rotating field. Certain motors with shifted grain-oriented steel laminations have been developed in order to validate the process to be applied to various types of electrical machines and alternators.

Auteur(s)

  • Bertrand CASSORET : Docteur en génie électrique - Maître de conférences à l'université d'Artois - Chercheur au LSEE

  • Jean-François BRUDNY : Professeur des universités - Directeur du LSEE, université d'Artois

  • Thierry BELGRAND : Responsable de recherche et développement, ThyssenKrupp Electrical Steel

INTRODUCTION

Points clés

Domaine : conception de machines électriques tournantes

Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité

Technologies impliquées : tôles magnétiques à grains orientés

Domaines d'application : ventilation, pompage, compression, production de froid, transports, production d'électricité (éoliennes).

Centres de compétence : laboratoire Systèmes Électrotechniques et Environnement, université d'Artois, université Lille-Nord de France. FSA Technoparc Futura 62400 BETHUNE France.

Industriels : ThyssenKrupp Electrical Steel

Autres acteurs dans le monde : de nombreux laboratoires de recherche travaillent sur l'efficacité énergétique des matériels électriques. En France, on peut citer en particulier les laboratoires du pôle MEDEE (Maîtrise énergétique des entraînements électriques) implanté dans la région Nord-Pas-de-Calais et ceux du groupement national de recherche SEEDS (Systèmes d'énergie électrique dans leurs dimensions sociétales).

Contact : http://www.lsee.fr ; http://www.pole-medee.com ; http://www.seedsresearch.eu

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-in157


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3. Applications à des machines asynchrones

Afin de vérifier le principe de décalage des tôles en conditions réelles, des machines asynchrones ont été réalisées selon ce principe.

3.1 Réalisation pratique

Nous avons confié plusieurs machines asynchrones triphasées 10 kW du commerce à une société capable de changer les tôles du stator et de refaire le bobinage à l'identique. De nouvelles tôles ont été découpées au laser « YAG » permettant une précision de 10 μm environ, les tôles GO ont ensuite été recuites (le recuit n'est pas opportun pour les tôles NO). Afin d'éviter les erreurs concernant le décalage des tôles, celles-ci ont été découpées à partir d'un plan comme le montre la figure 11 qui considère un angle β de 60o : trois tôles sont découpées dans une même plaque avec, pour chacune des trois, un décalage de 60o. Pour distinguer les trois types de tôles un, deux ou trois minuscules ergots ont été créés sur chacune, l'opérateur ayant pour consigne de placer successivement une tôle à un ergot, puis à deux ergots, puis à trois ergots. Pour un décalage β de 90o, un plan similaire avec deux types de tôles a été créé.

Nous sommes partis de machines 10 kW, 230/400 V, 36,5/21 A, 50 Hz, 1 440 tr/min, cos j = 0,81. Une machine a été conservée telle quelle pour servir de référence, ses tôles sont de qualité M 700-65A (voir tableau 1), de 0,65 mm d'épaisseur. Une machine à tôles NO M 400-50A de 0,5 mm a été réalisée, ses tôles ont été décalées de 60o au cas où la légère anisotropie du NO interviendrait. Deux machines à tôles GO M 140-35S de 0,35 mm d'épaisseur ont été réalisées, l'une avec un décalage de 60o, l'autre de 90o. Nous pouvons donc comparer des tôles GO standard M 140-35 à des tôles NO M 400-50A de bonne...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - JANCOVICI (J.M.), GRANDJEAN (A.) -   Le plein s'il vous plait.  -  Editions du seuil (2006).

  • (2) - BENHADDADI (M.) -   L'efficacité énergétique à la rescousse du scénario 450 ppm.  -  CONFREGE 2012, Montréal, Canada (2012).

  • (3) - HANITSCH (R.) -   Energy efficient electric motors.  -  « World climate and energyn envent » conference, Rio (2002).

  • (4) - ANSEL (A.) -   Influence de la coulée sous pression d'une cage d'écureuil en cuivre sur le comportement magnétique d'une machine asynchrone triphasée.  -  Thèse de doctorat de l'université d'Artois (2001).

  • (5) - ZIDAT (F.) (D.), LECOINTE (J.Ph.), MORGANTI (F.), BRUDNY (J.F.), JACQ (T.), STREIFF (F.) -   Non invasive sensors for the energy monitoring of AC electrical rotating machines.  -  Revue Sensors, ISSN 1424-8220, Sensors 2010(10), doi:10.3390/s100807874. Consultable en ligne, 10(8), p. 7874-7895.

  • ...

1 Annuaire

http://www.siemens.com

http://www.favi.com/

http://www.tkes.com/

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2 Normes et standards

IEC 60034-30 - 2008 - Classes de rendement pour les moteurs à induction triphasés à cage, mono vitesse International Electrotechnical Commission - -

IEC 60034-2 - 2007 - Méthode normalisées pour la détermination des pertes et du rendement à partir d'essais, International Electrotechnical Commission - -

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3 Brevet

BRUDNY (J.F.), CASSORET (B.), LEMAÎTRE (R.) (TKES), VINCENT (J.N.) (TKES). – Magnetic core and use of magnetic core for electrical machines. International Patent. PCT/EP2008/061884, mars 2009.

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