Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La conception assistée par ordinateur (CAO) et son développement fulgurant ont permis l’amélioration des méthodes de travail des ingénieurs électrotechniques .De plus, la compétitivité qu’ils subissent face aux appels d’offres réclame rapidité et efficacité. Les nouvelles technologies à moindre coût se répandent ainsi dans les services de calculs électriques et mécaniques, et permettent d’apporter confort et performance. A l’aide d’exemples, cet article mentionne le dimensionnement des machines synchrones par CAO (leur équipement, structure et optimisation) et la détermination des champs électromagnétiques (à travers des généralités, la méthode des éléments finis, le calcul de la coupe transversale d’une machine, etc.).
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Thierry LECOMTE : Ingénieur de l'École supérieure d'électricité - Ingénieur d'études électriques turboalternateurs à la société ALSTOM Power
INTRODUCTION
Il y a quelques décennies, l'élaboration d'un projet de machine synchrone était une entreprise de longue haleine, occupant les ingénieurs des bureaux d'études électriques et mécaniques pendant de nombreux mois. L'utilisation de moyens de calcul étriqués et d'abaques résumant l'expérience acquise constituait un frein important à l'évolution des techniques et à l'innovation.
Depuis, la formidable évolution de l'informatique et le développement de la conception assistée par ordinateur (CAO) n'ont cessé de bouleverser les méthodes de travail des ingénieurs électrotechniciens. Face à l'âpreté de la concurrence, les ingénieurs doivent répondre très rapidement à de nombreux appels d'offres, développer de nouvelles technologies plus efficaces pour un coût moindre et fournir des documents techniques élaborés dans une présentation soignée. Ce souci de compétitivité conduit les constructeurs à doter leurs bureaux d'études de moyens sans cesse perfectionnés. Naguère centralisés, les moyens informatiques se répandent dans les services de calculs électriques et mécaniques, apportant un meilleur confort et des performances accrues, gages de compétitivité.
Par le truchement d'exemples relatifs au dimensionnement (§ 1) et à la détermination des champs électromagnétiques (§ 2) des machines synchrones, nous nous proposons d'exposer une manière de concevoir des programmes de calculs sophistiqués, évolutifs et performants.
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VERSIONS
- Version archivée 2 de juin 1994 par Thierry LECOMTE
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Conclusion2. Détermination des champs électromagnétiques
2.1 Généralités
La détermination des champs électromagnétiques est d'un grand intérêt pour l'ingénieur chargé de la conception des machines électriques. En effet, le dimensionnement et l'évaluation d'une machine synchrone reposent sur la connaissance des inductions, dont découle le calcul des efforts dans les conducteurs, des ampèretours consommés dans les circuits magnétiques, des flux utiles et des flux de fuite, des réactances, etc. L'analyse de ces phénomènes électromagnétiques est basée sur la résolution des équations de Maxwell dont la complexité est telle qu'elle exclut, dans la plupart des cas, toute formulation analytique [3] [18] [20].
Les méthodes numériques permettent de modéliser les géométries les plus complexes et de prendre en compte les phénomènes physiques, comme la saturation des matériaux ferromagnétiques, les anisotropies des milieux et la présence des courants de Foucault induits dans les conducteurs soumis à un flux variable.
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Les principales méthodes numériques sont :
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la méthode des différences finies : elle repose sur la décomposition en série de Taylor du potentiel scalaire en des nœuds disposés suivant un quadrillage rectangulaire [23] ; très simple à mettre en œuvre, cette méthode souffre toutefois de la faible qualité de son approximation et de son incapacité profonde à modéliser des géométries complexes ;
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la méthode des éléments finis : son principe consiste en un découpage du domaine en éléments de formes diverses, à l'intérieur desquels le potentiel est approché par un polynôme ...
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Détermination des champs électromagnétiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RYCKELYNCK (D.), HERMANNS (L.), CHINESTA (F.), ALARCON (E.) - An efficient « a priori » model reduction for boundary element models (Une méthode de réduction efficace pour les modèles à éléments de frontière). - Engineering analysis with boundary elements, vol. 29, no 8, p. 796 à 801 (2005).
-
(2) - MIYATA (K.), MAKI (K.) - Air-gap remeshing technique for rotating machines in 3D finite element modeling (Technique de remaillage de l'entrefer pour la modélisation des machines tournantes par les éléments finis tridimensionnels). - IEEE Transactions on Magnetics, vol. 36, no 4, p. 1492 à 5 (2000).
-
(3) - MAYERGO (I.D.), D'ANGELO (J.) - A new point of view on the mathematical structure of Maxwell's equations (Un nouveau point de vue sur la structure mathématique des équations de Maxwell). - IEEE Transactions on Magnetics, vol. 29, no 2, p. 1315 à 20 (1993).
-
(4) - IMHOFF (J.F.), MEUNIER (G.), BRUNOTTE (X.), SABONNADIÈRE (J.C.) - An original solution for unbounded electromagnetic 2D- and 3D- problems throughout the finite element method (Une solution originale aux problèmes électromagnétiques bi- et tridimensionnels non bornés par la méthode des éléments finis). - IEEE Transactions on Magnetics,...
ANNEXES
Commission électrotechnique internationale
* - CEI 34-4 1985 Machines électriques tournantes – Partie 4 : Méthodes pour la détermination à partir d'essais des grandeurs des machines synchrones.
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