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Dissertations / Theses on the topic 'Machines – Défauts'
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Plazenet, Thibaud. "Contribution à l'analyse de défauts de roulement induits par les défauts électriques de machines tournantes." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0187.
Full textAbstract:
Le vieillissement prématuré des roulements est une des causes les plus fréquentes d’arrêts forcés des machines tournantes notamment lorsqu’elles sont alimentées par onduleurs de tension. Ce travail de thèse contribue à l’analyse et à la détection du défaut de roulement de type rugosité généralisée des machines de faible puissance (jusqu’à 20 kW) alimentées par onduleurs de tension. Dans cette configuration, ce défaut est causé principalement par la présence de décharges capacitives créant une électroérosion des chemins de roulement. En vue de la détection de ce défaut, nous avons proposé une méthode de vieillissement d’un roulement in-situ en reproduisant de manière réaliste et accélérée le stade précoce du défaut de rugosité généralisée. Cette méthode est élaborée expérimentalement par le biais d’un onduleur de tension disposé entre les bagues d’un roulement et dimensionné pour augmenter l’activité de décharge tout en limitant l’énergie d’une décharge individuelle à un seuil réaliste. Les conditions de fonctionnement de la machine qui accélèrent le vieillissement en augmentant l’activité de décharge ont été déterminées expérimentalement. Dans ce manuscrit, nous répondons également à la problématique de la détection de ce défaut. Selon les contraintes industrielles du domaine de la maintenance et les effets produits par le défaut sur les signaux vibratoires, nous avons sélectionné des outils de traitement de signal adaptés. Le développement de signaux vibratoires de synthèse présentant des propriétés caractéristiques du défaut a permis d’effectuer une étude comparative des méthodes de détection proposées qui se basent sur le filtre de Wiener, la soustraction spectrale et le kurtosis spectralPremature bearing aging is one of the main reasons of forced outages of electrical machines, especially under converter operation. This work contributes to the analysis and the detection of the generalized roughness bearing fault in small machines (up to 20 kW) under converter operation. In this configuration, this fault is caused by capacitive discharges creating an electroerosion of the raceways. To detect this fault, we proposed a realistic aging process that reproduces the emerging state of the generalized roughness bearing fault. This experimental process consists of an inverter located between the raceways and designed to increase the discharge activity while limiting the energy of a single discharge to a realistic threshold. Operating conditions, which accelerate the bearing aging by increasing the discharge activity, are experimentally determined. In this thesis, we also tackle the problem of detecting the generalized roughness bearing fault. In accordance with the maintenance constraints and the effects produced by the fault on vibration signals, we selected appropriate signal processing tools. The creation of synthetic vibration signals, enriched with some properties of the fault, allowed a comparative study of the proposed detection methods, which are based on the Wiener filter, the spectral subtraction and the spectral kurtosis
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Bahri, Elmehdi. "Minimisation active des contraintes générées par les défauts dans les machines électriques : application à la MSAPS." Thesis, Artois, 2017. http://www.theses.fr/2017ARTO0201/document.
Full textAbstract:
Les travaux réalisés dans la thèse ont permis de développer une méthodologie permettant de réduire les ondulations de couple générées par un défaut statorique dans une machine synchrone avec aimants montés en surface. Deux types défaut ont été traités : le déséquilibre du bobinage statorique, illustré dans l’étude par un manque de spire, et un court- circuit entre spires. Les composantes harmoniques de couple générées par ces types de défaut ont été identifiées et nous avons déterminé la composante inverse de courant à injecter dans l’alimentation pour réduire la composante harmonique de couple principale, qui est à deux fois la fréquence d’alimentation. Deux approches ont été utilisées pour déterminer cette composante inverse de courant : une approche basée sur l’induction d’entrefer issue du calcul analytique prenant en compte l’effet magnétique des courants dans chaque encoche et une approche basée sur les vecteurs espaces flux et courant. Cette deuxième approche permet de mettre en œuvre le principe de correction avec une simulation matlab-simulink, qui donne des résultats probants, que la machine fonctionne en boucle ouverte commandée en fréquence, ou en autopilotée, insérée dans une boucle de régulation de vitesse. Nous avons également mis en œuvre les dispositifs expérimentaux permettant de valider l’étude théorique. Le banc utilisé comprend une machine synchrone à aimants et sa charge. La Machine synchrone est alimentée par un onduleur et commandée par un système dSPACE permettant de contrôler la composante inverse de courant et d’assurer l’autopilotage. Un accéléromètre correctement placé permet de mesurer les vibrations tangentielles, générées par les fluctuations de couple. Pour les deux types de défaut, la réduction de l’harmonique de vibrations tangentielles à deux fois la fréquence d’alimentation a été mise en évidence suite à l’injection d’une composante inverse de courant. Une bonne concordance apparait entre la théorie et l’expérimentation pour ce qui est de l’amplitude de la composante inverseThe work carried out in this thesis consists in developing a methodology to reduce the torque ripples generated by a stator fault in a surface permanent magnet synchronous machine. Two faults have been treated: the unbalance of the stator winding, illustrated in the study by a lack of turns, and a stator inter-turns short-circuit. The harmonic torque components generated by the both faults have been identified and the inverse current component to be injected in the supply currents has been determined to reduce the main torque component, which is at twice the supply frequency. Two approaches have been used to determine this inverse current component: an approach based on the air gap flux density resulting from an analytical calculation taking into account the magnetic effect of the currents in each slot, and an approach based on the flux and current space phasor. This second approach makes it possible to implement the correction principle in matlab-simulink simulations. These simulations give convincing results whether the machine operates in a frequency-controlled open loop or in a vector control mode inserted in a speed control loop. Experimental tests have been realized to validate the theoretical study. The used test bench includes a Permanent Magnet Synchronous Machine (PMSM) coupled to a DC machine. The PMSM is powered by an inverter controlled by a dSPACE system able to tune the inverse current component and ensure the vector control. A properly positioned accelerometer is used to measure the tangential vibrations generated by torque fluctuations. For both faults, the reduction of the harmonic of tangential vibrations at twice the supply frequency was demonstrated by injection of an inverse current component. A good agreement between theory and experimentation in terms of the amplitude of the inverse component was obtained
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Alachkar, Bassem. "Diagnostic vibro-acoustique des défauts de fabrication des machines électriques." Paris 11, 1995. http://www.theses.fr/1995PA112190.
Full textAbstract:
Le contrôle de qualité est une tache très importante dans l'industrie. Dans le cas étudie (contrôle des moteurs en fin de chaîne dans l'entreprise Valeo), les moteurs électriques sont contrôles par des opérateurs humains. Ce contrôle, effectue en cabine isolée acoustiquement, comprend trois aspects: contrôle visuel, contrôle fonctionnel sur banc et contrôle vibro-acoustique subjectif, moteur tenu a la main par l'opérateur. Le contrôle vibro-acoustique en fin de chaîne vise a séparer les bons des mauvais et a identifier certains types de défauts. Il consiste a ranger les moteurs en 5 classes. Le sujet de la thèse porte sur l'étude de la possibilité d'automatiser cette opération et remplacer le contrôle subjectif par un système de contrôle automatique a partir de mesures sur banc. L'objectif principal est ainsi de réaliser une classification supervisée a partir de mesures sur un banc-test. Un banc d'analyse vibratoire a été conçu et réalise. Les mesures vibratoires sont complétées par des mesures électriques pour déterminer les signatures des différents défauts. Dans cette thèse, nous faisons l'état de l'art dans l'analyse de l'origine du bruit des machines, l'appréciation des nuisances acoustiques associées et leur mesure. Ensuite, les sources de bruit du moto-reducteur étudie dans la thèse sont identifiées. Une description du banc d'analyse est donnée: conception, réalisation, et test. Les méthodes d'analyse des signaux et les paramètres retenus pour caractériser les machines sont, ensuite, abordes. En ce qui concerne la classification, les points suivants ont été traites: présélection des paramètres pertinents, rappel et performance des méthodes classiques, ainsi que des approches spécifiques adaptées aux données traitées. Plusieurs approches de classification ont été comparées: seuillage sur les paramètres, réseau neuronal, analyse en composantes principales et analyse discriminante. Le tri bon/mauvais est obtenu avec un excellent accord avec le classement subjectif. Pour le tri entre défauts, les résultats sont moyens. Avant même de chercher a les affiner il faut s'assurer de la reproductibilité du tri subjectif lui-même. Les perspectives paraissent satisfaisantes
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Rouached, Bouali, and Bouali Rouached. "Contribution à la modélisation des défauts de bobinages des machines électriques et à leur détection par des mesures au rotor." Doctoral thesis, Université Laval, 2021. http://hdl.handle.net/20.500.11794/69310.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse traite de la détection des défauts de bobinages au stator dans les machines électriques contenant une structure d'amortissement. Les courts-circuits entre spires d'un même enroulement sont souvent la prémisse de l'apparition d'autres défauts de bobinages dont les conséquences sont plus sévères. La précocité de détection est donc essentielle pour préserver les machines et leur environnement humain ou matériel. Dans cet ouvrage, nous proposons une solution innovante de discrimination des courts-circuits basée sur la redondance de signaux mesurés au rotor. Pour définir celle-ci, une modélisation d'ordre élevé combinant l'approche des éléments finis et celle des circuits couplés a été employée. La première est utilisée pour déterminer les paramètres (couplages magnétiques) exploités par la seconde qui n'est autre que le modèle comportemental. Comme l'inconvénient de cette combinaison d'approches est le temps utile à l'identification des couplages magnétiques et sachant que diverses configurations de bobinage doivent être modélisées, une nouvelle méthodologie d'identification a été développée. Après une première identification (éléments finis) à temps réduit, celle-ci offre la possibilité d'estimer les paramètres d'une configuration de bobinage souhaitée sans réutilisation de la résolution par éléments finis. En plus de son exploitation pour mettre en œuvre le procédé de détection présenté, cette méthodologie d'identification est un générateur de paramètres utiles pour des détections basées sur « l'estimation paramétrique ». La modélisation des circuits couplés présente un excellent rapport précision/temps de calcul et une bonne efficacité dans la représentation des phénomènes spatiotemporels. L'intégration d'un défaut de bobinage nécessite de faire évoluer les équations de circuits du modèle. À des fins d'atteindre l'objectif de cette thèse, la structure du modèle a été modifiée pour introduire les courts-circuits entre spires au stator. En dehors de l'application présentée, l'association de la méthode d'identification avec le modèle comportemental permet la reproduction rapide de forme d'onde multiple, notamment exploitable dans les approches de détection orientée « signal ». Enfin, à partir de l'outil résultant des travaux précédents, le procédé de diagnostic a pu être déterminé. La sensibilité de détection est le critère principal pour la définition de la technique instrumentale et des traitements de signaux du procédé. L'influence des conditions de fonctionnement sur la sensibilité de détection est évaluée et est considérée pour le choix des solutions retenues. Ce procédé a été validé expérimentalement sur un alternateur synchrone à rotor bobiné de 5.4KVA.Ce travail de thèse traite de la détection des défauts de bobinages au stator dans les machines électriques contenant une structure d'amortissement. Les courts-circuits entre spires d'un même enroulement sont souvent la prémisse de l'apparition d'autres défauts de bobinages dont les conséquences sont plus sévères. La précocité de détection est donc essentielle pour préserver les machines et leur environnement humain ou matériel. Dans cet ouvrage, nous proposons une solution innovante de discrimination des courts-circuits basée sur la redondance de signaux mesurés au rotor. Pour définir celle-ci, une modélisation d'ordre élevé combinant l'approche des éléments finis et celle des circuits couplés a été employée. La première est utilisée pour déterminer les paramètres (couplages magnétiques) exploités par la seconde qui n'est autre que le modèle comportemental. Comme l'inconvénient de cette combinaison d'approches est le temps utile à l'identification des couplages magnétiques et sachant que diverses configurations de bobinage doivent être modélisées, une nouvelle méthodologie d'identification a été développée. Après une première identification (éléments finis) à temps réduit, celle-ci offre la possibilité d'estimer les paramètres d'une configuration de bobinage souhaitée sans réutilisation de la résolution par éléments finis. En plus de son exploitation pour mettre en œuvre le procédé de détection présenté, cette méthodologie d'identification est un générateur de paramètres utiles pour des détections basées sur « l'estimation paramétrique ». La modélisation des circuits couplés présente un excellent rapport précision/temps de calcul et une bonne efficacité dans la représentation des phénomènes spatiotemporels. L'intégration d'un défaut de bobinage nécessite de faire évoluer les équations de circuits du modèle. À des fins d'atteindre l'objectif de cette thèse, la structure du modèle a été modifiée pour introduire les courts-circuits entre spires au stator. En dehors de l'application présentée, l'association de la méthode d'identification avec le modèle comportemental permet la reproduction rapide de forme d'onde multiple, notamment exploitable dans les approches de détection orientée « signal ». Enfin, à partir de l'outil résultant des travaux précédents, le procédé de diagnostic a pu être déterminé. La sensibilité de détection est le critère principal pour la définition de la technique instrumentale et des traitements de signaux du procédé. L'influence des conditions de fonctionnement sur la sensibilité de détection est évaluée et est considérée pour le choix des solutions retenues. Ce procédé a été validé expérimentalement sur un alternateur synchrone à rotor bobiné de 5.4KVA.
This thesis deals with the detection of stator winding faults in electrical machines containing a damping structure. Short-circuits between turns of the same winding are often the premise for the appearance of other winding faults, the consequences of which are more severe. Early detection is therefore essential to preserve machines and their human or material environment. In this book, we propose an innovative solution to short-circuit discrimination based on the redundancy of signals measured at the rotor. To define this, high-order modelling combining the finite element approach and that of coupled circuits was used. The first is used to determine the parameters (magnetic couplings) exploited by the second which is none other than the behavioural model. As the downside of this combination of approach is the time taken to identify magnetic couplings and the knowledge that various coil configurations must be modelled, a new identification methodology was developed. After an initial identification (finite elements) at short notice, this offers the possibility of estimating the parameters of a desired winding configuration without reusing the finite element resolution. In addition to its use to implement the detection method presented, this identification methodology is a generator of useful parameters for detections based on "parametric estimation". The modelling of coupled circuits presents an excellent precision / calculation time ratio and a good efficiency in the representation of spatial-temporal phenomena. Integrating a winding fault requires changing the model's circuit equations. In order to achieve the objective of this thesis, the structure of the model has been modified to introduce the short circuits between turns at the stator. Apart from the application presented, the association of the identification method with the behavioural model allows the rapid production of multiple waveforms, particularly usable in "signal" oriented detection approaches. Finally, from the tool resulting from the previous work, the diagnostic process could be determined. The detection sensitivity is the main criterion for the definition of the instrumental technique and the signal processing of the process. The influence of the operating conditions on the detection sensitivity is evaluated and is considered for the choice of the solutions adopted. This process has been validated experimentally on a synchronous alternator with wound rotor of 5.4KVA.
This thesis deals with the detection of stator winding faults in electrical machines containing a damping structure. Short-circuits between turns of the same winding are often the premise for the appearance of other winding faults, the consequences of which are more severe. Early detection is therefore essential to preserve machines and their human or material environment. In this book, we propose an innovative solution to short-circuit discrimination based on the redundancy of signals measured at the rotor. To define this, high-order modelling combining the finite element approach and that of coupled circuits was used. The first is used to determine the parameters (magnetic couplings) exploited by the second which is none other than the behavioural model. As the downside of this combination of approach is the time taken to identify magnetic couplings and the knowledge that various coil configurations must be modelled, a new identification methodology was developed. After an initial identification (finite elements) at short notice, this offers the possibility of estimating the parameters of a desired winding configuration without reusing the finite element resolution. In addition to its use to implement the detection method presented, this identification methodology is a generator of useful parameters for detections based on "parametric estimation". The modelling of coupled circuits presents an excellent precision / calculation time ratio and a good efficiency in the representation of spatial-temporal phenomena. Integrating a winding fault requires changing the model's circuit equations. In order to achieve the objective of this thesis, the structure of the model has been modified to introduce the short circuits between turns at the stator. Apart from the application presented, the association of the identification method with the behavioural model allows the rapid production of multiple waveforms, particularly usable in "signal" oriented detection approaches. Finally, from the tool resulting from the previous work, the diagnostic process could be determined. The detection sensitivity is the main criterion for the definition of the instrumental technique and the signal processing of the process. The influence of the operating conditions on the detection sensitivity is evaluated and is considered for the choice of the solutions adopted. This process has been validated experimentally on a synchronous alternator with wound rotor of 5.4KVA.
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Didier, Gaëtan. "Modélisation et diagnostic de la machine asynchrone en présence de défaillances." Nancy 1, 2004. http://www.theses.fr/2004NAN10163.
Full textAbstract:
Dans cette étude, nous abordons le diagnostic des défauts rotoriques dans les machines asynchrones à cage d'écureuil. Après avoir décrit les différents éléments de constitution d'une machine asynchrone, nous proposons un modèle de machine basée sur la méthode des circuits électriques magnétiquement couplés. Nous présentons ensuite trois méthodes permettant la détection d'un défaut rotorique. La première méthode s'appuie sur l'évaluation de plusieurs indices calculés à partir de l'amplitude des composantes présentes dans les spectres de la puissance instantanée et du courant absorbé par le moteur. La seconde méthode de détection proposée utilise la phase du spectre du courant statorique calculée à partir d'une transformée de Fourier. Nous utilisons ensuite la phase de la transformée de Hilbert calculée à partir du module du spectre du courant statorique. Ces approches ont la particularité de ne se baser sur aucun seuil de référence pour diagnostiquer un défaut rotoriqueIn this study, we move on to the broken rotor bar diagnosis of squirrel-cage induction machines. The first part is devoted to the development of a model which is based on the magnetically coupled electric circuits. We present three methods allowing detection of a rotor defect of an induction machine. The first method is based on the evaluation of several indexes calculated starting from the amplitude of the components present in the spectra of the instantaneous power and the line current. The second method of detection suggested uses the stator current spectrum phase calculated starting from a Fourier Transform. To improve the detection, we use the Hilbert transform phase calculated starting from the stator current spectrum module. These approaches have the characteristic to be based on any threshold of reference to establish the presence of a broken rotor bar
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Casimir, Roland. "Diagnostic des défauts des machines asynchrones par reconnaissance des formes." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00139706.
Full textAbstract:
Les progrès réalisés en matière d'électronique de puissance, de circuits de commande et en automatique ont contribué à l'utilisation grandissante des machines asynchrones dans les systèmes d'entraînements électriques. Le recours aux machines asynchrones est surtout lié à leur robustesse, leur puissance massique et à leur coût de fabrication. Leur maintenance et leur surveillance permettent de rentabiliser les installations. Il est donc important de développer des outils de diagnostic pour détecter de manière précoce les défauts pouvant apparaître dans ces machines. Notre approche est basée sur l'utilisation des méthodes de reconnaissance des formes. Un vecteur de paramètres, appelé vecteur forme, est extrait de chacune des mesures effectuées sur la machine. Les règles de décisions utilisées permettent de classer les observations, décrites par le vecteur forme, par rapport aux différents modes de fonctionnement connus avec ou sans défaut. Des défauts ont été créés au rotor et au stator de la machine asynchrone, alimentée soit à partir du réseau, soit par le biais d'un onduleur de tension. Les procédures de décisions, basées sur la règle des k - plus proches voisins et sur le calcul direct des frontières, ont été utilisées pour détecter les défauts. Ces algorithmes ont montré l'efficacité de l'application de la reconnaissance des formes au diagnostic.
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Lebaroud, Abdesselam. "Diagnostic des défauts des machines asynchrones : approche signal et système." Lyon 1, 2007. http://www.theses.fr/2007LYO10288.
Full textAbstract:
La pièce maîtresse des systèmes d’entraînement électrique est la machine asynchrone qui, durant les trois dernières décennies, a fait l'objet de nombreuses recherches orientées principalement vers la conception de lois de commande toujours plus performantes. Ses multiples qualités, son faible coût, sa robustesse et ses performances en font une machine particulièrement appréciée en milieu industriel. Les impératifs de fiabilité et de productivité des installations nécessitent l'intégration d'un système de détection et de diagnostic des défaillances. Il faut donc doter les moteurs asynchrones d’outils de surveillance; ainsi nous pourrons éviter et prévenir les pannes et les arrêts intempestifs. Dans notre démarche pour le diagnostic des défauts de la machine asynchrone, deux approches ont été développé : la première consiste à mettre en œuvre des techniques et méthodes de traitement et d’analyse du signal, facilitant l’interprétation visuelle des défauts et éventuellement son implantation dans un système de surveillance. La seconde approche est dite " système " basée sur des outils de classification, en l’occurrence la Représentation Temps-Fréquence (RTF) associé à un critère de décision basé sur la distance Mahalanobis. La RTF sert à l’extraction des points pertinents qui séparent au maximum, selon le critère de Fisher, deux états : l’un sain et l’autre en défaut. Toutefois le choix des points est expertisé, ce qui rend cette méthode semi automatique. L’association RTF - HMM (Modèle de Markov Caché) permet l’automatisation complète de la procédure de diagnostic des défauts depuis l’acquisition et le traitement des données jusqu’à la prise de décisionThe main piece of the electrical training systems is the induction machine which, during the last three decades, made the object of numerous researches orientated mainly toward the conception of order laws always more competitive. Its numerous qualities, its weak cost, its robustness and its performances make a machine particularly appreciated in industrial middle. The imperatives of reliability and productivity of installations require the incorporation of a system of detection and diagnosis of faults. It is therefore necessary to endow the induction machines of monitoring tools; so we shall be able to avoid faults and untimely stopping. In our step for the faults diagnosis of the induction machine, two approaches have been developed: the first one consists in implementing techniques and methods of treatment and analysis of the signal making facilitating the visual interpretation of the faults and possibly its implantation in a monitoring system. The second approach is said "system" based on tools of classification, in this case Time - frequency Representation (TFR) linked to a decision criterion based on the distances Mahalanobis. The TFR serves to the extraction of the appropriate points which separate maximally, according to the Fisher criteria, two states: one healthy and the other in fault. Nevertheless the choice of points is appraised, what makes this method semi automatic. The association TFR - HMM (Hidden Model of Markov) allows the complete automation of the diagnosis procedure of the faults since the acquisition and the data processing until the decision making
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Assaf, Talal. "Contribution à la détection des défauts électriques dans une machine à induction basse tension." Amiens, 2004. http://www.theses.fr/2004AMIE0401.
Full text
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Petropol, Siana-Elena. "Ondelettes et diagnostic : application aux défauts diélectriques et électriques des machines tournantes." Grenoble INPG, 2001. http://www.theses.fr/2001INPG0077.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est le diagnostic des défauts diélectriques et électriques des machines tournantes, plus précisément le diagnostic des changements ou des anomalies dans les signaux mesurés. Par ses propriétés de localisation temps-fréquence, l'Analyse Multirésolution est une méthode adaptable au diagnostic. Les choix de l'ondelette mère et du nombre de niveaux de décomposition sont les degrés de liberté qui lui permettent d'extraire des informations pertinentes des signaux analysés. Son implantation par des filtres numériques réduit le coût des calculs engendrés. La méthode de détection des défauts réalise en-ligne le calcul des coefficients d'ondelettes. Un taux d'alarme graduel est obtenu en fonction du type et de la persistance du défaut. Les méthodes de localisation et d'identification du défaut tiennent compte du contenu spectral des vecteurs de coefficients à chaque niveau de décomposition pour déterminer l'appartenance du défaut à une classe de types de défauts connus et pour estimer ensuite l'amplitude du défaut. Des nouvelles classes de défauts peuvent être constituées. La méthode de détection a été initialement conçue pour détecter le vieillissement rapide des isolants et a été ensuite validée pour la détection des défauts paramétriques de la machine asynchrone. Les méthodes de localisation et d'identification ont été élaborées et vérifiées uniquement pour l'application de la machine asynchrone. Les degrés de liberté de l'Analyse Multirésolution confèrent aux méthodes développées la flexibilité par rapport à différentes applicationsThe purpose of this work is the diagnosis of dielectric and electric faults of electrical drives, more precisely, the diagnosis of changes or anomalies in the measured signals. By its time-frequency localization, the Multiresolution Analysis is adaptable to fault diagnosis. He choices of the mother wavelet and of the number of decomposition levels are the freedom degrees, which allow this method to extract relevant information from the analyzed signals. Its implementation by numerical filters reduces the computations cost. The fault detection method computes on-line the wavelet coefficients. A gradual alarm rate is delivered function of the fault type and persistency. The fault isolation and identification methods take into account the spectral contents of the coefficients vector at each decomposition level to determine the fault membership of a class of known fault types and further to estimate the fault amplitude. New classes of faults may be created. The fault detection method has been initially conceived to detect the insulation quick aging and has been further validated for the asynchronous motor parameter fault detection. The fault isolation and identification methods have been developed and verified only for the asynchronous motor application. The Multiresolution Analysis freedom degrees confer flexibility to the developed methods with regard to different applications
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Hedayati, Kia Shahin. "Méthodes avancées de traitement du signal pour la détection de défauts électriques et mécaniques dans les machines à induction : Application aux systèmes de traction ferroviaire." Amiens, 2009. http://www.theses.fr/2009AMIE0116.
Full textAbstract:
Dans le cadre de la maintenance prédictive et la sûreté de fonctionnement des systèmes électromécaniques, l’objectif de cette thèse est de proposer des méthodes de surveillance et diagnostic pour la détection de défauts d’origine électrique dans la machine d entraînement et de défauts d’origine mécanique dans le système de transmission mécanique et la charge. Pour l’application envisagée en traction ferroviaire, les méthodes avancées de traitement du signal permettent l’estimation fréquentielle ou/et temporelle statique ou dynamique à haute résolution et s’avèrent intéressantes pour l’extraction des informations pertinentes. Plusieurs techniques basées sur les méthodes non-paramétriques, paramétriques et des sous-espaces sont envisagées ici et une nouvelle technique appelée Zoom-MUSIC (basée sur la méthode MUSIC) est proposée afin d’améliorer la détection des défauts rotoriques dans la machine d’entraînement, en exploitant de nombreuses composantes dans une bande fréquentielle prédéfinie. Dans le même ordre d’idées, nous avons proposé une nouvelle méthode de diagnostic des défauts rotoriques sans estimation du glissement à partir d’une transformation en ondelette discrète. Pour la surveillance de la partie mécanique, l’approche avec des capteurs non-invasifs est adoptée car elle est fiable et simple pour l’implantation avec un minimum d’encombrement dans l’installation. Dans ce cadre, une démarche théorique est menée pour montrer l’effet des vibrations torsionnelles induites par un système de transmission à engrenage, sur le courant statorique de la machine d’entraînement. Ceci nous a permis d’observer l’effet de la variation de la raideur d’engrènement, de l’erreur de transmission et de l’excentricité de la roue et du pignon, dans le couple mécanique et par voie de conséquence dans le courant statorique de la machine d’entraînement. En dernier lieu, nous avons réalisé un banc d’essai à échelle réduite d’un système de traction ferroviaire, pour tester nos techniques de diagnostic des défauts électriques et mécaniques. Ce banc d’essai unique a été entièrement instrumenté et certains tests comparatifs ont été effectués en bon état et sous condition de défaut mécanique, afin de vérifier les diverses approches théoriques proposées. Les méthodes testées sur ce simulateur seront validées ultérieurement sur un banc d’essai industriel à échelle réelleThe monitoring and diagnosis of the electrical and mechanical faults in railway traction systems have been studied in this dissertation. The railway traction system works in complex condition in which traditional techniques of signal processing cannot be used intensively. Initially, different methods such as non-parametric, parametric and subspace techniques have been examined and finally a method based on MUSIC (MUltiple SIgnal Classification) has been proposed to improve diagnosis of broken bar fault in induction machine, by detecting a large number of frequencies in a given bandwidth. This method is called zoom-MUSIC. The broken bar fault diagnosis in induction machines needs the speed information in order to localize the side-band frequencies around the fundamental in the stator current spectrum. The accurate slip estimation needs also advance signal processing. This fact has been used to define a new technique of broken bar fault detection based on discrete wavelet transform without slip estimation. The non-invasive techniques for mechanical system monitoring are interesting alternatives leading to low cost diagnosis systems. In this way, a theoretical framework has been proposed to show all the effects of a gearbox-based mechanical system torsional vibration on mechanical torque and then on the stator current of the driving machine. This study has been carried out with a basic modeling approach based on the realistic dynamic behavior of a healthy gearbox to show the influence of transmission error, eccentricities of pinion/wheel and teeth contact stiffness variation in the electromagnetic torque and the stator current signatures. In order to test the effectiveness of proposed methods under healthy and faulty mechanical conditions, a unique reduced-scale set-up based on a real railway traction system has been realized and instrumented. The diagnostic methods validated in this reduced-scale, will be in the near future implemented in a scale 1 industrial experimental set-up
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Alattass, Mohamed. "Maintenance des machines tournantes : signature de défauts d'engrenages droits et hélicoïdaux." Lyon, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAL0109.
Full textAbstract:
Les processus de détérioration des machines tournantes, qu’ils soient accidentels (rupture fragile d'un composant) ou résultant de l'usure normale des éléments mécaniques sont en général très complexes. L'apparition d'une détérioration se traduit par une modification du comportement de la machine et en particulier une évolution des niveaux vibratoires. Ce travail est une contribution au suivi vibratoire et à la maintenance d'une boîte de transmission par engrenages. Il consiste à étudier l'effet de certains défauts à partir de l’étude statistique et morphologique des signaux vibratoires dans différents domaines (temporel, fréquentiel et ondelettes). Ces signaux sont recueillis sur un banc d'essais conçu pour simuler le fonctionnement d'un réducteur industriel. Le travail porte, d'une part, sur la simulation expérimentale de certains défauts existant sur les dentures des engrenages cylindriques droits et hélicoïdaux (défauts locaux et distribués) et d'autre part, sur l'étude de l'influence de certains paramètres de conception (rapport de conduite, corrections de denture) ou de fonctionnement (vitesse, couple) sur le comportement dynamique (bruit et vibrations). Ensuite un certain nombre des paramètres statistiques permettant de détecter ces défauts sont isolés à l'aide de la technique des plans d'expérience et enfin, l’identification de type de défauts a été effectuée à partir des études statistiques des coefficients des ondelettesRotating machines deterioration, that are accidental (rupture of a component) or resulting from wears of mechanical elements, are in general very complex. The appearance of deterioration gives rise to a modification of the machine behaviour and especially a vibration level change. This work is a contribution to condition and monitoring and maintenance of gearbox. It consists in studying the effect of some defects by a statistical and morphological identification of the vibrations signals in different domains (time, frequency and wavelets domains). Those signals are collected on an industrial test rig. This work deals first with the experimental simulation of some faults existing on spur and helical gears, and the study of the effect of design and fabrication parameters contact ratio, tooth correction, …) or of the operating conditions (speed and torque) on the dynamic behavior (noise and vibration). Then, by the use of the statistical design procedure, a number of statistical parameters permitting to detect those faults are chosen. Finally, the identification of type of faults have been undertaken from the statistical study of wavelets coefficients
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Rouached, Bouali. "Contribution à la modélisation des défauts de bobinages des machines électriques et à leur détection par des mesures au rotor." Doctoral thesis, Université Laval, 2021. http://hdl.handle.net/20.500.11794/69310.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse traite de la détection des défauts de bobinages au stator dans les machines électriques contenant une structure d’amortissement. Les courts-circuits entre spires d’un même enroulement sont souvent la prémisse de l’apparition d’autres défauts de bobinages dont les conséquences sont plus sévères. La précocité de détection est donc essentielle pour préserver les machines et leur environnement humain ou matériel. Dans cet ouvrage, nous proposons une solution innovante de discrimination des courts-circuits basée sur la redondance de signaux mesurés au rotor. Pour définir celle-ci, une modélisation d’ordre élevé combinant l’approche des éléments finis et celle des circuits couplés a été employée. La première est utilisée pour déterminer les paramètres (couplages magnétiques) exploités par la seconde qui n’est autre que le modèle comportemental. Comme l’inconvénient de cette combinaison d’approches est le temps utile à l’identification des couplages magnétiques et sachant que diverses configurations de bobinage doivent être modélisées, une nouvelle méthodologie d’identification a été développée. Après une première identification (éléments finis) à temps réduit, celle-ci offre la possibilité d’estimer les paramètres d’une configuration de bobinage souhaitée sans réutilisation de la résolution par éléments finis. En plus de son exploitation pour mettre en œuvre le procédé de détection présenté, cette méthodologie d’identification est un générateur de paramètres utiles pour des détections basées sur « l’estimation paramétrique ». La modélisation des circuits couplés présente un excellent rapport précision/temps de calcul et une bonne efficacité dans la représentation des phénomènes spatiotemporels. L’intégration d’un défaut de bobinage nécessite de faire évoluer les équations de circuits du modèle. À des fins d’atteindre l’objectif de cette thèse, la structure du modèle a été modifiée pour introduire les courts-circuits entre spires au stator. En dehors de l’application présentée, l’association de la méthode d’identification avec le modèle comportemental permet la reproduction rapide de forme d’onde multiple, notamment exploitable dans les approches de détection orientée « signal ». Enfin, à partir de l’outil résultant des travaux précédents, le procédé de diagnostic a pu être déterminé. La sensibilité de détection est le critère principal pour la définition de la technique instrumentale et des traitements de signaux du procédé. L’influence des conditions de fonctionnement sur la sensibilité de détection est évaluée et est considérée pour le choix des solutions retenues. Ce procédé a été validé expérimentalement sur un alternateur synchrone à rotor bobiné de 5.4KVA.This thesis deals with the detection of stator winding faults in electrical machines containing a damping structure. Short-circuits between turns of the same winding are often the premise for the appearance of other winding faults, the consequences of which are more severe. Early detection is therefore essential to preserve machines and their human or material environment. In this book, we propose an innovative solution to short-circuit discrimination based on the redundancy of signals measured at the rotor. To define this, high-order modelling combining the finite element approach and that of coupled circuits was used. The first is used to determine the parameters (magnetic couplings) exploited by the second which is none other than the behavioural model. As the downside of this combination of approach is the time taken to identify magnetic couplings and the knowledge that various coil configurations must be modelled, a new identification methodology was developed. After an initial identification (finite elements) at short notice, this offers the possibility of estimating the parameters of adesired winding configuration without reusing the finite element resolution. In addition to its use to implement the detection method presented, this identification methodology is a generator of useful parameters for detections based on "parametric estimation". The modelling of coupled circuits presents an excellent precision/ calculation time ratio and a good efficiency in the representation of spatial-temporal phenomena. Integrating awinding fault requires changing the model's circuit equations. In order to achieve the objective of this thesis, the structure of the model has been modified to introduce the short circuits between turns at the stator. Apart from the application presented, the association of the identification method with the behavioural model allows therapid production of multiple waveforms, particularly usable in "signal" oriented detection approaches. Finally, from the tool resulting from the previous work, the diagnostic process could be determined. The detection sensitivity is the main criterion for the definition of the instrumental technique and the signal processing of the process. The influence of the operating conditions on the detection sensitivity is evaluated and is considered forthe choice of the solutions adopted. This process has been validated experimentally on a synchronous alternator with wound rotor of 5.4KVA.
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Bazine, Imène. "Identification en boucle fermée de la machine asynchrone : application à la détection de défaut." Poitiers, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2008/Ben-Ameur-Bazine/2008-Ben-Ameur-Bazine-These.pdf.
Full textAbstract:
Ce mémoire de thèse relate la mise au point d’une méthodologie d’identification en boucle fermée de la machine asynchrone, grâce à une prise en compte explicite de l’algorithme de commande vectorielle. Fondamentalement, l’identification directe pose des problèmes en raison des perturbations stochastiques que l’on retrouve sur la variable de commande via la boucle de régulation, ce qui rend l’estimation asymptotiquement biaisée. Nous proposons de remédier à ce problème grâce à une identification indirecte sur la base de la connaissance du correcteur. De plus, nous étendons le champ d’application de cette approche en identifiant préalablement un correcteur équivalent à l’aide d’une technique de moindres carrés surparamétrisés, afin d’éviter la connaissance a priori de la structure et des paramètres du correcteur. Une structure minimale du correcteur équivalent surparamétrisé est obtenue grâce à un test original portant sur les moments. L'identification de la machine asynchrone est effectuée grâce au correcteur équivalent, à l’aide d’un algorithme du type erreur de sortie. Outre l’élimination du biais asymptotique, les études comparatives réalisées en simulation stochastique ont montré que l’approche indirecte fournit des estimées plus précises, et cela pour une excitation de la machine uniquement constituée par les variations du couple de charge. Enfin, cette nouvelle méthodologie d’identification en boucle fermée a permis d’améliorer la détection des défauts statoriques et rotoriques de la machine asynchrone, grâce à une meilleure réjection des fausses alarmesThis thesis presents the application of a closed loop identification technique to induction machines, including explicitly the control algorithm. Basically, direct identification is asymptotically biased by output disturbances and noises which are feedback to the control input via the control algorithm. In order to get rid of this bias problem, an indirect identification technique with explicit use of the controller is proposed. Moreover, a prior knowledge of the control algorithm is replaced by its identification with the help of an overparametrized least squares techniques, which avoids knowledge of the structure and the parameters of the controller. An equivalent minimal structure controller is estimated thanks to an original criterion based on discrete moments. The identification of induction machines is performed with this equivalent controller using an output error technique. Comparative studies performed by Monte Carlo simulations have exhibited bias rejection and better precision of indirect identification, while necessary excitation is only provided by torque variations of the machine load. Finally, this new closed loop identification technique has been applied to the diagnosis of induction machines, with the benefit of better detection of stator and rotor faults, thanks to better rejection of false alarms
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Yazidi, Amine. "Contribution au développement de méthodes de détection des défauts électriques dans les machines à induction doublement alimentées pour aérogénérateurs." Amiens, 2006. http://www.theses.fr/2006AMIE0608.
Full textAbstract:
Les parcs de production de l’énergie éolienne ont connu un grand développement ces dernières années grâce à la libéralisation du marché de l’électricité et au développement de la production décentralisée de l’énergie. Ces parcs sont constitués d’un ensemble d’aérogénérateurs qui utilisent généralement la machine à induction fonctionnement à vitesse variable pour la génération d’énergie. Ce type de technologie est le plus utilisé actuellement car il présente un grand intérêt en terme de puissance. Néanmoins, ces aérogénérateurs sont en quotidiennement exposés à des pannes de type électrique, mécanique ou électronique qui entraînent l’arrêt immédiat de la production électrique et engendrent par conséquent des pertes considérables. Il faut donc détecter ces défauts au stade de la fabrication et assurer une surveillance continue pour éviter les arrêts de courtes, moyennes ou longues durées de manière à ce que la production d’énergie soit la plus économique possible en minimisant les impacts sur l’environnement et en assurant la sécurité des personnes. Ce travail a été réalisé dans le cadre du C. N. R. T (Centre National de Recherche Technologique) Futurelec 2« Machines et réseaux électriques du futur » et s’inscrit dans le cadre des études menées au sein du CREA(Centre de Robotique, d’Electrotechnique et d’Automatique) à Amiens pour le développement des nouvelles méthodes numériques expérimentales de diagnostic et de surveillance de la machine à induction à partir decapteurs non invasifs. Il s’agit de développer des méthodes basées sur l’étude spectrale des courants et du flux de dispersion de la machine à induction utilisée dans les aérogénérateurs pour détecter un défaut ou une panne électrique dans la partie rotorique ou statorique. Une étude théorique et expérimentale a été élaborée pour la détection de défaut de barres cassées dans unrotor à cage et de court-circuit entre spires statoriques dans une machine à induction. Cette étude a pu être exploitée aussi pour les machines à induction à rotor bobiné alimentées directement par le réseau ou doublement alimentées via un convertisseur de type « back-to-back ». L’approche consiste à chercher dans le spectre du signal mesuré, en l’occurrence le flux de dispersion, des signatures préalablement calculées. Celles-ci informentsur la présence ou non d’un défaut dans une machine à induction en fonctionnement. Les résultats expérimentauxont conforté et validé l’étude théorique et les résultats de simulations.
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Andriamalala, Rijaniaina Njaksasoa. "Modélisation du défaut d'excentration dans une machine asynchrone : application au diagnostic et à la commande de deux machines spécifiques." Thesis, Nancy 1, 2009. http://www.theses.fr/2009NAN10064/document.
Full textAbstract:
Cette thèse étudie le problème d'excentration rotorique et le défaut d'alimentation dans une Machine Asynchrone Double-Etoile. En outre, elle analyse la commande de deux machines asynchrones connectées en série ainsi que la détection de défaut d'onduleur dans ce cadre de connexion. Elle propose également une reconfiguration de commande permettant de tolérer le default détecté. Le travail débute par des méthodes de modélisation d'une machine asynchrone polyphasée excentrée. La première méthode prend en considération les harmoniques de bobinage mais néglige les effets d'encoches. La deuxième se limite au premier harmonique de bobinage mais tient compte des harmoniques d'encoches. A partir de ces deux modèles, nous avons pu caractériser analytiquement les signatures d'excentration. En simulation, les deux modèles donnent les mêmes spectres à basse fréquence. Toutefois, le deuxième modèle offre des raies supplémentaires à haute fréquence. Ces raies résultent de la combinaison de l'excentration et des harmoniques d'encoches. Nous entamons ensuite la détection de défauts d'alimentation ou d'excentration lorsque la machine double-étoile est alimentée par un onduleur. Pour éliminer le défaut de court-circuit ou le défaut d'ouverture de circuit, nous proposons à la fois une modification de la structure du convertisseur et une adaptation de l'algorithme de commande. Les résultats de simulation sont prometteurs. Les courants retrouvent le régime équilibré et la même amplitude que celle d'avant le défaut. La vitesse se stabilise à nouveau après une courte perturbation assez forte. En ce qui concerne le problème d'excentration, les prédictions analytiques se justifient même en cas d'alimentation par onduleur. Dans le cas d’une alimentation par commande vectorielle, les variables de commande peuvent également servir d'outils de diagnostic d'excentration. Enfin, nous abordons la commande découplée d'une machine hexaphasée et d’une machine triphasée connectées en série. Le découplage de la commande de deux moteurs est tout d’abord examiné analytiquement. Des tests de simulation sont ensuite effectués pour confirmer l’efficacité du découplage. Nous avons montré par simulation qu'il est aussi possible d'éliminer les perturbations dues à un défaut d'un interrupteur de puissance grâce à une structure du convertisseur et à une adaptation de l'algorithme de commande. La plupart des prédictions par simulation on été justifiées expérimentalementThis thesis investigates various fault and detection issues in a Dual-Stator Winding Induction Machine Drive including rotor eccentricity problems and inverter switch faults. In addition, the control of six-phase series-connected two-motor drives and the related fault detection and fault tolerant strategy issues are studied as well. The work starts with new modeling methods for an eccentric multiphase induction machine. The first proposed method considers only the winding harmonics and neglects the slotting effects. Then, a second method is proposed, considering the first winding harmonic and the slotting ones. From both modeling techniques, eccentricity signatures are extracted. Simulation results show that both modeling techniques provide identical spectra at low frequency; however, the second technique gives additional high frequency sidebands. These sidebands are the results of the interaction between the eccentricity and the slot harmonics. Eccentricity and inverter faults in a Dual-Stator Winding Induction Machine Drive are subsequently investigated. The inverter topology and the control algorithm are reconfigured to deal with short-circuit and open circuit faults on the inverter side so that the stator currents become balanced again and reach their pre-fault magnitude. Simulation results show promising results. The speed is stabilized after a short disturbance due to the fault. Besides, analytical method has been successfully used to predict eccentricity fault, although the machine was inverter fed. Control variables have been effectively used as diagnosis tools for eccentricity fault in a vector controlled machine. Additionally, decoupled control of six-phase and three-phase machines connected in series has been investigated. Firstly, decoupling control using analytical method is predicted. Several simulations are then carried out to confirm the decoupling effectiveness. For this special drive, elimination of the disturbances due to a switch fault is also possible thanks to an appropriate converter topology and adaptation of the control algorithm. Most of simulation predictions are confirmed by experimental results
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Ceban, Andrian. "Méthode globale de diagnostic des machines électriques." Thesis, Artois, 2012. http://www.theses.fr/2012ARTO0202/document.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans cette thèse propose des nouvelles méthodes de diagnostic des défauts dans les machines à courant alternatif. Les procédures de diagnostic décrites sont fiables, originales, peu coûteuses et simples à mettre en œuvre. Elles présentent l’avantage d’être non invasives et viennent éliminer le principal inconvénient présenté par les autres méthodes de diagnostic déjà connues qui ont recours à la comparaison avec un état supposé sain et connu. L’analyse porte principalement sur le champ magnétique de dispersion, plus particulièrement ses composantes axiales et radiales qui présentent des sensibilités différentes aux défauts. À cet effet, les phénomènes dus aux défauts de court-circuit entre spires dans le bobinage statorique, l’excentricité et la rupture de barres rotoriques, sont étudiés. Il est abordé en particulier les effets de ces défauts dans le cas de la machine asynchrone et celui de la machine synchrone sur le champ axial et sur le champ radial. Pour chaque défaut, des signatures spécifiques sont mises en évidence et expliquées par la modélisation analytique et la modélisation numérique qui comprend les méthodes par circuits électriques couplés et méthodes par éléments finis. Des défauts ont été créés au rotor et au stator sur différentes machines, afin de valider expérimentalement les méthodes de diagnostic proposéesThe work described in this thesis proposes new procedures to diagnose faults in AC machines. The diagnostic procedures described are reliable, original, inexpensive and simple to implement. They have the advantage of being noninvasive and just get rid from the main drawback presented by other diagnostic methods based on a comparison with a healthy state assumed to be known. The analysis focuses on the magnetic field dispersion in the vicinity of the machine, especially its radial an axial distribution which presents different sensitivity according to various faults. To this end, the phenomena due to inter-turn short-circuit faults in the stator winding, rotor eccentricity and broken rotor bars, are studied in the case of an induction machine and a synchronous machine. For each fault, specific signatures are identified and justified by analytical modeling and numerical method of analysis including coupled electric circuit and finite element methods. Defects have been created in the rotor and stator on different machines in order to validate experimentally the suggested diagnostic procedures
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Maatar, Mohamed. "Contribution a l'analyse du comportement dynamique de réducteurs à engrenages simple étage : influence des écarts de forme et des défauts de montage." Lyon, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAL0028.
Full textAbstract:
Une approche systématique destinée à l'analyse du rôle de défauts de forme et de montage sur le comportement dynamique d'engrenages est proposée. Les conditions de contact entre corps rigides et corps déformables sont exploitées afin de caractériser les différentes sources d'excitation du train d'engrenages. Un modèle dynamique tridimensionnel à paramètres concentrés est construit, les contacts entre flancs actifs sont supposés linéiques et sont discrétisés en segments de raideur normale constante. Les équations du mouvement et le problème de contact sont résolus simultanément grâce à une procédure originale introduisant un algorithme de contact normal unilatéral dans un schéma d'intégration numérique pas à pas. Des comparaisons avec l'expérimentation et des résultats issus de la littérature sont satisfaisantes et prouvent l'intérêt et la versatilité de la méthode développée. Le modèle est ensuite exploité afin de caractériser l'influence de défauts tels que des ondulations sur les flancs. Des erreurs de pas, des excentricités et mésalignements sur le chargement dynamique des dentures et l'erreur de transmission. Le rôle de corrections de profil est analysé, il est montré que des corrections longues peuvent améliorer le comportement dynamique d'engrenages droits et hélicoïdaux parfaits sur une certaine gamme de charges transmises. Ce gain peut être remis en cause par des défauts inévitables et les déflexions élastiques du système d'engrenagesA systematic approach for analyzing the contribution of shape deviations and mounting errors on gear dynamics is proposed. Co1_1tact conditions for bath rigid and deformable solids are used for defining the excitations of the gear unit. A three dimensional lumped parameter non linear dynamic model with a foundation model for tooth contacts is set up. The contact problem and the equations of motion are simultaneously solved using an original iterative method combining a time step integration and a normal contact algorithm. Comparisons with some experimental evidence and several results of the literature illustrate the interest and the versatility of the procedure. The model is sued for characterizing the influence of shape defects and mounting errors such as flank undulations, tooth spacing errors, eccentricities and misalignment on tooth loads and transmission errors. The role of tooth profile modifications is carefully analyzed, it is demonstrated that long reliefs can substantially improve spur and helical gear dynamic behavior on a given load range. Finally, it is shown that inevitable defects and det1ections of the geared unit may strongly reduce the expected gain in dynamic transmission error
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Leboeuf, Nicolas. "Contribution à l'étude des machines synchrones à aimants permanents en présence de défauts inter-spires : modélisation, détection de défauts inter-spires." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0364/document.
Full textAbstract:
Les systèmes électriques embarqués dans l'aéronautique doivent satisfaire à des cahiers des charges de plus en plus exigeants portant sur le poids, les performances et la fiabilité, d'où l'utilisation des Machines Synchrones à Aimants Permanents (MSAP). Vu les contraintes imposées, les prototypes sont parfois assez éloignés d'une MSAP classique. La surveillance en ligne de ces systèmes est alors plus délicate mais représente un enjeu considérable vu l'aspect critique des applications (ailerons d'avion, freinage...) et a pour objectif d'éviter un incident majeur en le détectant puis en basculant sur un système identique redondé. Ce document propose un travail de modélisation de MSAP saine et en présence de défaut inter-spires ayant pour objectif de définir des méthodes de détections de défauts inter-spires en ligne, sans capteurs supplémentaires. Deux approches sont présentées pour modéliser les MSAP en présence de défauts inter-spires et sont comparées à des essais expérimentaux réalisés sur un prototype aéronautique. L'une d'entre elles, reposant sur une approche par Réseaux De Perméances (RDP), permet d'obtenir le meilleur compromis. La partie suivante propose de tester deux approches utilisant un indicateur de défaut basé sur un modèle d'Onduleur-MSAP sain et montre l'intérêt de ce type d'approche comparé à des approches plus classiques. L'ensemble des indicateurs développés est ensuite analysé à l'aide d'un outil utilisant la Reconnaissance de Formes (RDF)Embedded electric systems in aircraft applications have to satisfy to specifications including weight, performances and reliability leading to the use of Permanent Magnet Synchronous Machines (PMSM). Due to these constraints, prototypes are often different from classical PMSM. Online monitoring of these systems is challenging but is still important regarding safety applications (electro mechanical airfoil, braking?). The main aim is to detect major incidents in order to use redundant systems. This work concerns modeling of PMSM under both healthy and inter-turn fault cases in order to defined online fault detection methods without additional sensors. Two approaches are presented and compared to experimental tests concerning PMSM under inter-turn fault conditions. One of them is based on Permeance Network (PN) modelling. It can be considered to be the best compromise. The next part deals with two fault indicators methods based on healthy models of Inverter and PMSM and shows improvements brought by these approaches compared to classical methods. The whole indicators are analyzed using Pattern Recognition (PR)
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Cuevas, Salvatierra Mauricio Andrés. "Méthodes non-invasives de diagnostic de défauts et d'analyse thermique des machines synchrones à pôles saillants." Thesis, Artois, 2017. http://www.theses.fr/2017ARTO0209/document.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objectif de développer des techniques de surveillance non-invasives sur des machines électriques tournantes de sorte que leurs mises en place soient aisées en environnement industriel. A cet effet, deux méthodes indépendantes sont décrites dans ce mémoire : un diagnostic de défaillances électriques dans des alternateurs connectés au réseau et une étude exploratoire afin d'évaluer la température interne de machines électriques industrielles.La première méthode repose sur l'analyse de deux grandeurs physiques : le champ magnétique rayonné à l'extérieur de la carcasse et les vibrations de la machine tournante. Des modèles mathématiques ont été développés afin de corréler des phénomènes magnétiques et mécaniques qui interviennent dans trois états de la machine : sain et en deux défauts de courts-circuits au stator et au rotor. Ces résultats ont ensuite été validés expérimentalement en laboratoire ainsi que sur des machines de grande puissance en environnement industriel. Un prototype de diagnostic capable de réaliser un examen de défaillance de courts-circuits sur des machines à fort courant a été proposé.Dans un deuxième temps, la méthode d'estimation de la température s'appuie sur des constats relatifs à la variation des caractéristiques des matériaux qui composent un enroulement lorsque la température augmente. Ainsi, la localisation des fréquences de résonances de l'impédance sont impactées. Ce dernier constat a été vérifié expérimentalement.Ce travail de thèse a permis de vérifier la faisabilité des méthodes de diagnostic et de surveillance en ligne dans des machines tournantes avec un minimum d'intrusivité, ceci dans un environnement industrielThis work aims to develop non-invasive monitoring techniques on AC rotating machines so that their implementation is easy in an industrial environment. For this purpose, two independent methods are described: a fault diagnosis in alternators connected to the local power gird and an exploratory study to evaluate the internal temperature of AC rotating machines.The first method relies on the analysis of two physical magnitudes: the stray magnetic field radiated outside from the external frame and the vibrations content of machine structure. Mathematical models have been developed in order to correlate magnetic and mechanical phenomena which occur in three different machine states: healthy and in two winding short-circuit faults both in the stator and in the rotor. These results were then validated experimentally in laboratory as well as on large machines in industrial environment. A first diagnostic prototype is presented capable to be implemented in industrial environment in order to detect short-circuit faults in larges alternators.In a second time, a temperature estimation method is proposed based on observations concerning variations in material characteristics of windings as temperature increases. Thus, the localizations of impedance resonant frequencies are impacted, which was verified experimentally as well.This thesis work allowed to verify diagnostic feasibility and on-line monitoring methods in rotating machines in a non-invasive way in industrial environments
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Ibrahim, Ali. "Contribution au diagnostic de machines électromagnétiques : exploitation des signaux électriques et de la vitesse instantanée." Saint-Etienne, 2009. http://www.theses.fr/2009STET4004.
Full textAbstract:
Cette thèse aborde le diagnostic des défauts mécaniques des machines électromécaniques par traitement des signaux électriques (courants et tensions) issus des telles machines et reçus sur un ensemble des capteurs, et essayer d'extraire et de séparer les différentes composantes, électriques ou mécaniques, qui existent. Nous procédons par une modélisation de la machine asynchrone et du défaut de roulement pour expliquer le phénomène physique mis en jeu lors de l'apparition de ce type de défauts. Les outils de traitement du signal dédiés à l'analyse cyclostationnaire peuvent apporter de nouvelles solutions. Nous associons ces outils à l'approche classique de soustraction de bruit qui consiste à retrouver dans un signal donné tout ce qui est dû à un autre signal (mécanique → électrique et électrique → mécanique). Pour valider les études faites sur les signaux électriques, nous traitons aussi les signaux vibratoires. Il est nécessaire de suivre l'influence du défaut tout au long de la chaîne cinématique et d'étudier les transferts des variables mécaniques vers les variables électriques au sein de la machine électrique. La modélisation montre que ce transfert passe à travers la vitesse instantanée, il est donc important de vérifier la présence d'information relative au défaut sur celle-ci. Les défauts de roulement sont ciblés et nos proposons quelques moyens permettant l'utilisation de la vitesse instantanée comme indicateur de défaillancesThis thesis adresses the diagnosis of the mechanical faults of the electromechanical machines by treatment of the power supply (currents and voltages). The main aim is to extract and separate the various components, electric or mechanical, which exist. By modeling the asynchronous machine and the bearing defect, we try to explain the impact of the fault, characterized as cyclostationary process, on the operating mode of the machine. The signal processing tools dedicated to the cyclostationary process can bring a new solutions. We propose to combine these tools and the traditional approaches to extract a useful information from a noisy signal or to extract the mechanical informations from the electric signals and vice versa. To validate the studies of the electrical signals, we also treat the vibratory signals. It is necessary to follow the influence of the defect throughout the driveline and to study the propagation of mechanical faults on the electric variables in the electrical machine. Modeling indicates that the transfer goes through the speed, it is then important to verify the presence of information relating to the fault on the speed signal. Bearing defects are targeted and we propose some ways to use instantaneous speed of the machine as an indicator of failure
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Mahyob, Amin. "Modélisation des machines électriques tournantes défectueuses par la méthode des réseaux de perméances : application à la machine asynchrone." Le Havre, 2009. http://www.theses.fr/2009LEHA0017.
Full textAbstract:
Ce travail présente un modèle modulaire pour la machine asynchrone défectueuse basé sur la méthode des réseaux de perméances (MRP). Ce choix a été motivé par la nécessité de prendre en compte la saturation locale générée par les courants élevés en présence d’un défaut, notamment le défaut de court circuit inter-spires, d’un côté, et le souhait de limiter le temps de calcul de l’autre côté. Dans ce modèle, le circuit magnétique de la machine a été représenté par un ensemble de perméances (reluctances), leurs valeurs variantes en fonction de l’état magnétique de la machine. Les différents types d’équations gouvernantes le fonctionnement de la machine (magnétique, électrique et mécanique) ont été développées en expliquant les matrices de couplage entre elles de façon à parvenir à un système final matriciel d’équations algèbro-différentielles du premier ordre à coefficients non constants dont la résolution numérique est assurée par la méthode itérative de Newton-Raphson. L’étude comparative entre les résultats de mesure obtenu sur un banc dédié et les résultats de simulation obtenus par le modèle proposé en présence du défaut de court circuit inter-spires, montrent la pertinente de la méthode choisie quant à l’identification de la signature du ce défaut dans les grandeurs mesurablesFault diagnosis in electrical machines needs a modelling approach reliable and as close to the reality as possible. It is shown that by proper modelling of the electrical machines it is possible to detect the effect of the different faults on the different machine quantities. This work proposes a robust modular model based on Permeance Network Method (PNM) for the diagnosis of induction machine stator and rotor faults. The proposed model allows taking into account the local magnetic saturation of the magnetic circuit due to heavy fault currents, especially in the case of inter-turn short circuit fault, and remains moderately time consuming. In this model, the magnetic circuit of the machine was represented by a set of permeances (reluctances); their values vary as functions of the magnetic state of the machine. Firstly, the system of algebraic equations describing the developed permeance network is written. Then, this magnetic model is coupled to the electrical and mechanical differential equations describing the induction machine operation in presence of different faults to achieve a final system of algebro-differential equations of first order with variable coefficients whose numerical solution is provided by the iterative Newton-Raphson method. The comparison between the experimental results and simulation results obtained by the proposed model in the presence of inter-turn short circuit fault shows the relevance of the chosen method to identify the signature of this fault in the measurable quantities
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El, Tabach Mario. "Diagnostic de défauts mécaniques dans les machines tournantes par analyse des signaux électriques d'alimentation." Compiègne, 2004. http://www.theses.fr/2004COMP1502.
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Durant les dernières années, la machine asynchrone occupe une place prépondérante dans diverses industries dont le processus de production entier dépend de la fiabilité de ces machines. Ces constats ont naturellement conduit à la mise en œuvre de systèmes de surveillance. Dans de nombreux cas pour ces machines, l'environnement du capteur de surveillance (immersion, températures élevées, fluides corrosifs, etc. ) est hostile ce qui conduit à une conception ± durcie α de ce dernier et de facto à un coût plus élevé. Il est donc préférable, de délocaliser la prise d'informations dans un environnement plus avenant, ce qui correspond bien à la mesure de courant qui s'effectue sur les câbles d'alimentation du moteur. Dans ce contexte, la première partie de ce mémoire est consacrée aux méthodes de diagnostic externe utilisant le traitement des signaux électriques mesurés tel que les courants ou facilement calculés tels que les puissances ou le vecteur de Park courant. La deuxième partie traite les méthodes de diagnostic interne reposant sur un modèle du moteur asynchrone permettant ainsi d'estimer des signaux électromagnétiques pour ensuite en extraire les signatures de défauts. La troisième et dernière partie est consacrée aux applications des méthodes de diagnostic sur des signaux réels et confidentiels du CETIM concernant les défauts des pompes centrifuges.
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Rastegar, Fatemi Mohammad Javad. "Détection des défauts mécaniques dans les entraînements électromécaniques complexes : application aux systèmes de levage." Amiens, 2011. http://www.theses.fr/2011AMIE0113.
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Dans le cadre de la maintenance prédictive et de la sûreté de fonctionnement des systèmes électromécaniques, l’objectif de cette thèse est de proposer des méthodes de surveillance et de diagnostic pour la détection de défauts d’origine mécanique dans la machine à induction. Dans ce travail, ces méthodes sont proposées et appliquées à la maintenance prédictive d'un système de levage. La détection de défauts d’un système électromécanique complexe en vue de sa surveillance à partir de capteurs non-invasifs est intéressante par la simplicité de mise en œuvre et le degré de fiabilité requis. Elle peut se faire avec un minimum d’encombrement dans l’installation. Les signaux de courant ou de flux de dispersion permettent la détection par mesure non-invasive des défauts électromécaniques. A notre connaissance, les méthodes proposées utilisent rarement ce type de capteurs. Nous avons donc été amenés à analyser de manière systématique les types de capteurs utilisés pour l’étude des défauts mécaniques. Pour une application où le courant statorique n'est pas disponible, une autre alternative utilisant le flux de dispersion de la machine doit être considérée pour la surveillance du système. Dans cette thèse, cinq méthodes de diagnostic ont été présentées. Une méthode utilisant le flux de dispersion est proposée pour surveiller la boîte à engrenages. Elle est basée sur la signature du courant statorique qui affecte directement le flux de dispersion. Les autres parties mécaniques d'une machine électrique, comme les roulements et l'excentricité de l'arbre du rotor, sont surveillées par le flux de dispersion en comparaison avec le courant statorique. Nous avons également vérifié l'influence de la charge sur le couple de sortie et sur le courant statorique en cas de défaut d'un réducteur planétaire et de désalignement dans un système de levage. Nous avons également présenté une méthode originale non-invasive pour détecter les conditions défectueuses d'un câble de levage en utilisant le courant statorique et le couple de sortie vu par le tambour. De plus, nous avons présenté une autre méthode non-invasive pour la détection de l'effet de l'accrochage de la charge dans le courant statorique et dans le couple de sortie vu par le tambourAs part of predictive maintenance and safe operation of electromechanical systems, the objective of this thesis is to propose some methods for diagnostics and monitoring of mechanical faults. In this work, these methods have been proposed and applied for predictive maintenance in a hoisting winch system driven by an induction machine. The monitoring and fault detection of complex electromechanical systems by using non-invasive sensors is an interesting approach due to simplicity of implementation and its level of reliability. It can be performed with minimal changes for the implementation. The stator current or the stray flux signals can detect the electromechanical faults by non-invasive measurements. The proposed methods do not use these types of sensors. Hence, we have been analyzed these types of sensors for the study of mechanical faults. For an application where the stator current is not available, another alternative using the stray flux of the machine has been considered for the system condition monitoring. In this thesis, five new diagnostic methods have been proposed and have been presented with their experimental results. A method using the stray flux is proposed to monitor the gearbox. It is based on the stator current signature, which directly affects the stray flux. Other mechanical parts of an electrical machine like bearings and the rotor shaft eccentricity are monitored by the stray flux in comparison to the stator current. It is also verified the influence of the load on the output torque and on the stator current in case of the planetary gearbox and misalignment faults in a hoisting winch system. A novel non-invasive method has been presented to detect defective conditions of the wire rope of a hoisting winch system using the stator current and the output torque of an induction machine. In addition, an other non-invasive method has been presented for detection of the hanging load effect in the stator current and the output torque
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Laouti, Nassim. "Diagnostic de défauts par les Machines à Vecteurs Supports : application à différents systèmes mutivariables nonlinéaires." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00985437.
Full textAbstract:
Les systèmes réels sont généralement de nature non-linéaire, et leurs modélisations etsurveillance restent une tâche difficile à accomplir. Néanmoins, avec les progrès technologiqueson dispose maintenant d'un atout de taille sur ces systèmes qui est les données.Ce travail présente une technique de diagnostic de défaut et de modélisation basée en grandepartie sur la méthode d'apprentissage automatique " Les Machines à Vecteurs de Support,SVM " qui est basée sur les données. La méthodologie proposée est appliquée à différentessystèmes multivariables et non linéaires, à savoir : un procédé de traitement des eaux usées, unsystème éolien et un réacteur chimique parfaitement agité.L'objectif de cette thèse de doctorat est d'examiner la possibilité d'extraire le maximumd'information à partir de données afin de surveiller efficacement le comportement de systèmesréels et de détecter rapidement tout défaut qui peut compromettre leur bon fonctionnement. Lamême méthode est utilisée pour la modélisation des différents systèmes. Plusieurs défis ont étérelevés tels que la complexité du comportement des systèmes, le grand nombre de mesuresvariant à différentes échelles de temps, la présence de bruit et les perturbations. Une méthodegénérique de diagnostic de défauts est proposée par la génération des caractéristiques de chaquedéfaut suivie d'une étape d'évaluation de ces caractéristiques avec une amélioration du transfertde connaissances en modélisation.Dans cette thèse ont a démontré l'utilité de l'outil Machines à Vecteurs de Support, enclassification par la construction de modèles de décision SVM dédiés à l'évaluation descaractéristiques de défaut, et aussi en tant qu'estimateur non linéaire/ou pour la modélisation parl'utilisation des machines à vecteurs de support dédiés pour la régression (SVR).La combinaison de SVM et d'une méthode basée sur le modèle "observateur" a été aussi étudiéeet a été nécessaire dans certains cas pour garantir un bon diagnostic de défauts.
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Fourati, Aroua. "Modélisation électro-magnéto-mécanique d'une machine asynchrone sous approche angulaire : Application au diagnostic des défauts de roulements en régime non stationnaire." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI078.
Full textAbstract:
Dans une machine à induction, le diagnostic de défauts par analyse du signal du courant électrique nécessite la connaissance du comportement dynamique de la machine. En plus des sources externes d'excitation, le comportement du moteur est gouverné par un ensemble de phénomènes périodiques liés sa géométrie angulairement périodique et couplés par leur caractère multiphysique. En présence d’un défaut de roulement, les grandeurs mesurables présenteront des composantes à sa fréquence caractéristique combinée aux fréquences caractéristiques du moteur. La compréhension des interactions, en particulier de modulation, passe par la mise en place de modèles numériques qui représentent les manifestations des phénomènes couplés. Ce travail de thèse propose donc un modèle électro-magnéto-mécanique d'une machine à induction à cage d'écureuil couplé à un modèle de palier à roulement à billes dans un cadre original d'écriture appelé "Approches Angulaires". En conservant dans la modélisation la relation "Angle-Temps" il est possible d'étendre aisèment la modélisation aux conditions de fonctionnement non-stationnaires et d'introduire un couplage fort entre les modèles mécanique et électromagnétique. Ainsi, on montre que la vitesse angulaire instantanée est la grandeur qui assure la transmission du défaut mécanique localisé aux grandeurs électriques. Le modèle proposé offre ainsi un décryptage des phénomènes de modulation présents sur la voie de transfert et décrits par les couplages de comportements dynamiques cycliques (réseau de perméances, chargement des éléments roulants,...) et/ou périodiques (résonances de structure, résonance électriques, ...). Ces travaux ouvrent la voie à une meilleure compréhension du comportement couplé multiphysique d'une machine électrique pour mieux spécifier les outils de surveillance à mettre en œuvre. Les futurs développements peuvent maintenant s'orienter ver une complexification des modèles ou l'exploitation de comportements dynamiques fins en régime non-stationnaireIn an induction machine, the diagnosis of defects by analysis of the electrical current signal requires knowledge of the dynamic behavior of the machine. In addition to external excitation sources, the behavior of the motor is governed by a set of periodic phenomena related to its angularly periodic geometry and coupled by their multiphysical character. In the presence of a bearing defect, measurable quantities will have components at its characteristic frequency combined with the characteristic frequencies of the engine. The understanding of interactions, in particular modulation, requires the implementation of numerical models that represent the manifestations of coupled phenomena. This thesis work proposes an electro-magneto-mechanical model of a squirrel-cage induction machine coupled to a rolling bearing model in an original writing frame called "Angular Approaches". By keeping the "Angle-Time" relation in modeling, it is possible to easily extend the modeling to non-stationary operating conditions and to introduce a strong coupling between the mechanical and electromagnetic models. Thus, it is shown that the instantaneous angular speed is the quantity which ensures the transmission of the localized mechanical defect to the electrical quantities. The proposed model thus offers a decryption of the modulation phenomena present on the transfer path and described by the couplings of cyclic dynamic behaviors (permeance network, loading of the rolling elements, etc.) and / or periodic (structural resonances, electrical resonance, etc.). This work opens the way for a better understanding of the multiphysical coupled behaviors of an electrical machine to better specify the monitoring tools to be used. Further developments can now be directed to a complexity of models or to the exploitation of fine dynamic behaviors in a non-steady operating conditions
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Velly, Nicolas. "Contributions à l’étude de machines multi-enroulements pour l’aéronautique : machine synchrone à aimants permanents pour la tolérance aux défauts : machine asynchrone pour la traction." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2011. http://www.theses.fr/2011INPL022N/document.
Full textAbstract:
Le projet d'avion électrique vise à remplacer les vecteurs énergétiques que sont les fluides hydrauliques et l'air comprimé par le courant électrique et d'obtenir en conséquence une diminution significative de la consommation en carburant Dans cette thèse, nous proposons deux solutions : la première dans un souci d'accroitre la disponibilités des actionneurs électriques et la seconde pour la traction au sol (taxiage d'avion). Dans la première étude, nous nous plaçons dans le cadre d'un actionneur pour lequel il est demandé une redondance électrique. Ceci peut être le cas d'un actionneur de mode « normal », redondé par un actionneur de type secours, mais où les fiabilités cumulées ne sont pas suffisantes, et où la partie électrique et la commande du système dit normal est redondé. Nous proposons une topologie de moteur synchrone à aimants permanents à bobinage à plots à deux étoiles découplées magnétiquement et à courant de court-circuit limité. Pour les machines à plots, nous avons établi un modèle semi analytique dans le but de prédire l'amplitude de la résultante des forces radiales agissant sur le rotor de cette machine en cas de fonctionnement en modes sain et dégradé. Nous avons établi le modèle de cette machine en vue de la commande et nous avons validé expérimentalement ce principe de conception sur un prototype dimensionné au laboratoire et réalisé par une société du groupe SAFRAN. Dans la seconde étude, nous avons investigué sur l'utilisation de moteurs multi-enroulements permettant de répondre au mieux à un cahier des charges exigeant pour une application de traction d'aéronefs: le « green taxiing ». Le principe est de permettre de faire varier le coefficient de couple d'un moteur de manière à optimiser la masse du moteur mais aussi les contraintes sur le convertisseur qui l'alimente permettant d'atteindre de larges plages de vitesse. Le modèle en vue de l'alimentation a été développé et validé par une comparaison à une résolution par éléments finis en magnétodynamiqueThe more electrical aircraft project aims at replacing most of current power generation sources by electrical ones. Consequently this replacement might generate a significant decrease of the fuel consumption. Through this thesis we determine two electrical solutions allowing on the one hand the increase of disponibility level of the actuators and on the other handthe aircraft taxiing by electrical means. We firstly focused on electrical actuators that require electrical redundancy. A first mean to achieve this redundancy is to use two actuators. Nevertheless this solution is not relevant under the reliability constraint because the global failure rate is increased. A double star permanent magnet synchronous motor with concentrated winding is proposed in which a special care was taken to the short circuit current limitation and the magnetic decoupling between the two star winding. We established a semi-analytic model for this kind of motors to predict the amplitude of the resultant of the radial forces acting on the rotor of the machine when operating under normal and faulty operation. We established the model of the machine in order to determine the command strategy. We experimentally validated all of the design principles mentioned above through a prototype designed in the laboratory and built by one of the SAFRAN group company. We secondly investigated on the way to apply the multi winding principles to a brand new project linked to the aircraft taxiing called “green taxiing”. The goal is to obtain a motor topology that allows operating on a wide speed range thanks to the command strategy and the change of its torque coefficient. We established the model of the machine and we compared the results given by this ingenious model to the results given by a finite element resolution using a transient magnetic application
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Lazarus, Arnaud. "Influence des défauts sur le comportement vibratoire linéaire des systèmes tournants." Phd thesis, Palaiseau, Ecole polytechnique, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004939/en/.
Full textAbstract:
Dans le cas de nombreuses machines tournantes (turboalternateurs, pompes de centrales électriques), les « défauts » (anisotropie de paliers, rotors fissurés) introduisent naturellement des coefficients périodiques dans l'équation d'équilibre linéaire du modèle discrétisé associé. L'étude du comportement dynamique de l'oscillateur paramétrique obtenu peut alors se faire au moyen d'outils spécifiques tel que la théorie de Floquet, relativement simple à mettre en place, mais dont le traitement numérique s'avère laborieux dans le cas de modèles complexes à grand nombre de degrés de liberté
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Salles, Gaël. "Surveillance et diagnostic des défauts de la charge d'un entraînement par machine asynchrone." Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10017.
Full textAbstract:
Parfois soumise a des contraintes severes, la charge d'un moteur electrique peut presenter des defaillances entrainant un dysfonctionnement, voire l'arret du systeme. Afin de minimiser les risques lies a l'apparition de defauts, nous proposons de surveiller et de diagnostiquer les anomalies eventuelles cette charge. Dans cette etude nous considerons la charge entrainee par une machine asynchrone triphasee. En vue de nous affranchir des problemes d'accessibilite de l'ensemble machine-charge, le systeme est observe grace a l'analyse des courants d'alimentation en prenant en compte l'influence du moteur lorsqu'il est utilise comme capteur. Les actionneurs etant de plus en plus pilotes electroniquement, ce travail s'interesse aussi a la surveillance et au diagnostic de la charge des ensembles moteur asynchrone-charge alimentes par onduleur, en fonctionnement dynamique, pour etudier l'influence des harmoniques de temps generes par la source sur la detection des defauts. Les differentes methodes d'analyse du signal proposees sont d'abord utilisees en simulation, puis des essais sur un banc de tests sont effectues pour validation.
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Boileau, Thierry. "Contribution à la continuité de service des actionneurs synchrones à aimants permanents. Tolérance au défaut de capteur mécanique. Détection de Défauts Electriques." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2010. http://www.theses.fr/2010INPL068N/document.
Full textAbstract:
Dans les systèmes embarqués, les actionneurs électriques remplacent de plus en plus les actionneurs hydrauliques pour des raisons de compacité et de manœuvrabilité. Cependant, il est nécessaire que ces actionneurs électriques soient au moins aussi fiables ou disponibles que leurs homologues hydrauliques. Il faut donc choisir les topologies d'alimentation et d'entraînement adaptées pour ces actionneurs de sorte que le système d'actionnement puisse être reconfiguré en cas de défaillance dans la chaîne de conversion électromécanique. Pour qu'en cas d'apparition d'une panne, la continuité de service puisse être assurée, il est important que différents types de défaut d'un actionneur puisse être détectés à temps. Dans ce mémoire nous avons développé deux aspects de la continuité de service des machines synchrones à aimants permanents. Le premier concerne la commande sans capteur des actionneurs synchrones à aimants permanents, avec l’amélioration de sa robustesse, puis ensuite nous montrons comment cette commande peut-être utilisée de façon fiable pour assurer la continuité de service en cas de perte du capteur mécanique. Le deuxième aspect abordé est la détection de défaut d'isolation inter-spires des bobines statoriques des machines synchrones à aimants permanents commandées par un onduleur de tension en régulation de courant ou en régulation de vitesse. Dans un premier temps nous proposons un modèle de machine présentant le type de défaut à détecter et en déduisons deux méthodes. Ces deux méthodes exploitent le déséquilibre de la machine, elles sont vérifiées expérimentalement. Une troisième méthode basée sur l’estimation de résistance est présentée. Ces trois méthodes sont des méthodes fonctionnant « en ligne » et ne nécessitant pas de capteur supplémentaire par rapport à une commande classiqueIn embedded systems, electric actuators tend to replace hydraulic ones for compactness and manoeuvrability reasons. However, these electric actuators should be as reliable as hydraulic ones. For these actuators, adapted power topologies should be chosen in order to operate even if a failure occurs in the electromechanical conversion chain. To ensure the continuity of service in fault case, different kinds of actuator’s failures should be detected in time. Obviously, the detection methods should be adapted to the fault types. In this work, we developed two aspects related to the continuity of service, the first one on the sensorless control of permanent magnet synchronous machines (PMSM), its robustness and its application in mechanical sensor loss case. The second one deals with the detection of inter-turn insulation fault in stator windings of permanent magnets synchronous machines supply by voltage inverter. In a first time a PMSM model with inter-turn fault is developed, this model allows us to propose two detection methods. Both methods are based on the electric unbalance of the machine and are experimentally validated. Finally a third method based on resistance estimation is presented. These three methods are real time methods and no extra sensor is needed for a standard control
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Abed, Aïcha. "Contribution à l'étude et au diagnostic de la machine asynchrone." Nancy 1, 2002. http://www.theses.fr/2002NAN10020.
Full textAbstract:
Utilisée dans la plupart des entraînements électriques, la machine asynchrone tend à supplanter la machine à courant continu ainsi que la machine synchrone en raison de ses nombreuses qualités, et principalement de son faible coût et de sa robustesse. Ainsi, une réflexion générale est engagée en matière de modélisation et de diagnostic des défauts stator/rotor. Plus particulièrement, nous proposons d'étudier les défauts rotoriques (ruptures des barres au rotor). En premier temps, nous développons deux modèles de la machine asynchrone pour la simulation des ruptures de barres rotoriques. Nous présentons dans la suite trois méthodes pour la détection de ce défaut. Le principe de la détection est basé sur l'analyse spectrale du courant statorique afin de suivre l'évolution des fréquences liées au défaut. Enfin, une étude du défaut en présence d'une commande vectorielle classique est présentée ouvrant une nouvelle voie vers un diagnostic dans le cas d'une vitesse variable. Une partie expérimentale a permis de vérifier l'exactitude des résultats théoriques et a montré l'efficacité des méthodes développéesUsed in the majority of the electric drives, the asynchronous machine tends to supplant the machine with D. C. Current as well as the synchronous machine because of its many qualities, and mainly of its low cost and its robustness. Thus, a general reflexion is committed in modeling and diagnostic of induction machine defects. More particularly, we propose to study the rotor defects (broken bars in the rotor). In the first time, we develop two models of the asynchronous machine for the simulation of broken bars. We present in the continuation three methods to detect this fault. The principle of detection is based on the spectral analysis of the stator current in order to follow the evolution of the frequencies which are related to the fault. Lastly, a study of the defect in the presence of a classical vector control is presented, opening a new way towards a diagnostic in the case of speed variation. An experimental part is carried out to validate the exactitude of the theoretical results and to show the effectiveness of the developed methods
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Raad, Amani. "Contributions aux statistiques cycliques d'ordre supérieur : applications au diagnostic des défauts d'engrenage." Compiègne, 2003. http://www.theses.fr/2003COMP1471.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est l'analyse vibratoire et celle d'émission acoustique (EA) des engrenages dans les machines tournantes pour le diagnostic de leur état de fonctionnement mécanique. Dans une première partie, nous nous intéressons au potentiel de l'EA en fournissant une comparaison avec les vibrations. Nous montrons la complémentarité entre les deux techniques pour avoir un diagnostic fiable. Des descripteurs simples sont testés tels que le kurtosis. Dans une deuxième partie, une modélisation générique des signaux d'engrenages est proposée. Cette modélisation vise à démontrer la cyclostationnarité aux ordres supérieurs des signaux d'engrenage. Nous explicitons ensuite la théorie du bispectre cyclique, outil statistique à l'ordre trois. A la fin, nous proposons des indicateurs de cyclostationnarité concis et utiles au diagnostic. Des applications aux signaux vibratoires de machines tournantes sont détailléesThe aim of this thesis is vibration and Acoustic Emission (AE) analysis in rotating machinery for monitoring and diagnosis of their gear fauIts. The first section is concerned with the potential of the AE technique by giving a comparison with vibrations. We show the complementarity between the two techniques to give a better diagnosis. Simples descriptors are extracted as kurtosis. The second part is more concerned with a generic modelling of geaI signaIs. This modelling helps to demonstrate the higher order cyclostationarity of gear signàls. We expose after the theory of cyclic bispectrum, third-order statistical too1. We propose at the end simple and concise cyclostationary indicators. Several applications to industrial gear signaIs are illustrated
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Houdouin, Gilles. "Contribution à la modélisation de la machine asynchrone en présence de défauts rotoriques." Le Havre, 2004. http://www.theses.fr/2004LEHA0001.
Full textAbstract:
L'étude rappelle dans un premier temps les formulations des forces magnétomotrices, de la perméance ainsi que de l'induction d'entrefer, ainsi que leurs contenus harmoniques précis. Elle permet également de quantifier les contributions des défauts du rotor sur les harmoniques du courant statorique, de la puissance et du couple. Les apports de cette contribution sont : une modélisation originale de la perméance d'un entrefer doublement encoché, tenant compte de la géométrie des encoches ; le calcul des mutuelles inductances et de leurs dérivées, et leur implémentation numérique, permettant un très bon rapport entre temps de calcul et précision des résultats ; le développement d'un logiciel dédié, construit sur un algorithme d'introduction des défauts rotoriques à topologie variable, avec ajustement automatique des dimensions du système. Les résultats obtenus sont explicités à l'aide de simulations sur les principales grandeurs de la machine, et ont été validés par l'expérimentationThis study makes it possible first to point out the formulations of the magnetomotive forces, of the air-gap permeance and flux density, and to deduce their harmonic contents with precision. It also makes it possible to quantify the rotor faults influence on the harmonics of the stator currents, power and electromagnetic couple. The contributions of this work are : an original modeling of a doubly slotted air-gap permeance, taking into account the geometry of the slots ; the calculation of the mutual inductances and their derivatives, and their numerical handling, allowing a very good computing time to precision ratio ; the development of a dedicated software, based on an algorithm using a variable topology strategy which allows an automatic adjustment of the dimension of the machine equations system. The simulation results have been helpful to study the faults signature in the main quantities of the machine. These results have been in a good concordance with the experimental results
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Ben, Attia Houda. "Détection et localisation de défauts mécaniques d'un entraînement électrique à vitesse variable." Toulouse, INPT, 2003. http://www.theses.fr/2003INPT012H.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de modéliser et d'analyser le comportement du réducteur sain et en présence de défauts. Ce réducteur fait partie d'une charge mécanique couplée à un entraînement asynchrone à vitesse variable, la finalité étant de détecter et de localiser ses défauts à partir des courants d'alimentation de la machine qui l'entraîne. La première partie définit les notions liées à la thématique "Surveillance et Diagnostic des Systèmes Electromécaniques", et établit un état de l'art sur les défauts liés à ces systèmes ainsi que les différentes approches utilisées pour leur détection et leur localisation. Une seconde partie consiste à modéliser et à simuler le fonctionnement sain du dispositif retenu. Une attention particulière est portée sur la modélisation du comportement dynamique du réducteur. Une modélisation des défauts envisagés à l'étude est proposée. L'influence des défauts sur le comportement du système électromécanique, et plus particulièrement sur les courants statoriques, est alors effectuée. La troisième partie s'intéresse à l'analyse spectrale du "courant statorique". L'influence des paramètres de calcul de cette analyse est prise en compte pour conclure à un calcul fiable des composantes fréquentielles qui existent dans ce courant. Cette analyse mène à une caractérisation des défauts par des signatures spectrales issues du courant, et ce à partir d'une comparaison entre le fonctionnement sain du système, pris comme état de référence, et son fonctionnement en mode dégradé. La dernière partie de ce travail est consacrée à la validation expérimentale [. . . ]
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Breneur, Claire. "Eléments de maintenance préventive de machines tournantes dans le cas de défauts combinés d'engrenages et de roulements." Lyon, INSA, 2002. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2002ISAL0096/these.pdf.
Full textAbstract:
Le monde de l'industrie et le monde des transports disposent de machines et d'installations de plus en plus performantes. Les exigences d'exploitations donnent à la maintenance une rôle prépondérant. Elle doit permettre de n'intervenir qu'en présence d'éléments défectueux, de fournir un diagnostic fiable et facilement interprétable. Ce travail a permis de fournir des éléments supplémentaires concernant le diagnostic de transmission de puissance à engrenages dans le cas de défauts combinés d'engrenages et de roulements. A partir d'un modèle expérimental de réducteur simple étage, des défauts d'engrenages et de roulements ont été simulés. Les grandeurs physiques mesurées pour différentes conditions de fonctionnement étaient l'erreur de transmission, ainsi que les accélérations recueillies sur trois paliers différents. L'analyse de ces données a permis de conclure que l'analyse spectrale et cesptrale du signal enveloppe des accélérations était un outil de diagnostic des roulements quelles que soient les conditions de fonctionnement et l'état des autres organes mécaniques. D'autre part, il a été montré que seules les accélérations mesurées à proximité du roulement à surveiller étaient distinctement porteuses de la signature de l'avarie. Concernant les engrenages, il est connu que l'analyse des accélérations au palier est efficace pour leur diagnostic. Cependant, il a été montré que ce résultat n'est valable qu'en cas de roulements sains. Dans le cas contraire, le signal d'erreur de transmission s'avère être un outil supplémentaire, représentatif de l'état des engrenages. Ces différents résultats ont abouti à l'établissement d'une démarche de diagnostic pour la surveillance de transmissions de puissance à engrenages. D'autre part, nous avons abordé le problème de l'automatisation de diagnostic par l'utilisation de réseaux de neurones. Ceux-ci sont efficaces pour l'automatisation d'une démarche préétablie, mais aussi pour l'optimisation des paramètres d'identification d'avaries recherchéesMachinery used in industrial and transport domains have to be more and more efficient. So, the maintenance of such systems is very important. Interventions must only happen in presence of real damage, and the diagnostic must be reliable and easy to read. This work gave a new elements about the diagnostic of gears power transmissions in case of combined faults of gears and bearings. Gear and bearing faults have been artificially created on an experimental set-up. Transmission error and the bearings accelerations were measured for different operating conditions. Result analysis showed that accelerations envelope signal is an efficient tool for bearings diagnostic, for all operating conditions even in the presence of other defective mechanical components. Moreover, we showed that only accelerations measured in the vicinity of the defective bearing produce a significant pattern of fault presence. According to literature, accelerations analysis produce reliable information about gears health. Yet, we showed that such results are only valid in the case of bearings without any fault. In the presence of simultaneous bearing and gear faults, the transmission error appears as an useful tool giving supplementary information about the gear faults. The obtained results and the established indicators lead to an efficient diagnostic process applied on gear power transmission systems. Moreover, automation of maintenance preventive has been assessed, using neural networks, the used approaches seem to be efficient for the automation procedures, and provides a powerful tool for the optimisation of established indicators
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Fedida, Vincent. "Etude des défauts des machines électriques tournantes par analyse du champ magnétique de fuite : Application au diagnostic de machines de faibles puissances dans un contexte de production en grande série." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT023.
Full textAbstract:
Diagnostiquer et identifier des défauts dans des machines électriques (moteur asynchrone monophasé à condensateur en priorité) à l'aide de mesures sur le champs électromagnétiques et acoustiquesDiagnostic and identification of defaults providing in electrical machines (mainly single phased asynchrone motors) by stray flux measurement
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Cardenas, Cabada Edouard. "L'imagerie acoustique au service de la surveillance et de la détection des défauts mécaniques." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI124/document.
Full textAbstract:
L’analyse vibratoire constitue une part très importante des moyens de mesures pour la surveillance et la détection des défauts mécaniques des machines tournantes. Le positionnement des accéléromètres est stratégique et contribue fortement à la réussite du diagnostic ; la proximité du capteur de l’élément défaillant est une condition très utile, mais pas toujours réalisable. La corrélation entre le bruit émis par une machine et son état est assez étroite et montre l’apport des mesures acoustiques pour l’optimisation du diagnostic. L’imagerie acoustique, très appliquée pour détecter des sources dans le domaine du transport, avec ses multiples méthodes (holographie, beamforming, etc…) peut être un moyen pour remonter aux défauts mécaniques. Dans cet objectif, plusieurs stratégies basées sur l’algorithme de beamforming sont développées. Premièrement, des indicateurs communément utilisés pour le diagnostic des machines sont visualisés en fonction de l’espace. Le kurtosis permet de localiser les sources impulsives qui peuvent être reliées à un défaut. De nouveaux indicateurs basés sur le spectre d’enveloppe des signaux focalisés sont également mis en place pour détecter les défauts de roulement de bague interne et externe. D’autre part, la moyenne synchrone angulaire est utilisée pour extraire le champ acoustique synchrone avec la rotation d'un composant de la machine. Les sources reliées à un défaut sont affectées au champ résiduel et peuvent être identifiées dans les cartographies. Enfin, une nouvelle méthode d'imagerie acoustique qui exploite les fonctions de transfert vibroacoustiques entre des accéléromètres positionnés sur la machine et une antenne acoustique est développée. Elle permet d'obtenir des cartographies de la pression rayonnée sur une surface de la machine uniquement à partir d'accéléromètres. Son applicabilité à la détection de défaut est également démontrée sur un banc à engrenagesVibration analysis is mainly used in condition monitoring and fault detection of rotating machine domain. The success of the diagnosis is strongly related to the position of the accelerometers. However, the machine geometry sometimes prevents the sensors to be placed close enough to the faulted part causing the diagnostic failure. The sound emitted by a mechanism and its condition are related. Using microphones to optimize condition monitoring is then justified. Acoustic imaging techniques (acoustic holography, beamforming, etc…) are mainly used as a source localization and quantification tool but they can be turned into a powerful diagnosis tool. Several strategies based on the beamforming algorithm are developed in this work. Firstly, diagnosis features commonly used in condition monitoring of rotating machinery are mapped as a function of space. Kurtosis allows localizing impulsive sources which eventually can be related to a mechanism failure. New features based on the squared envelope spectrum of the focused signals are also introduced. They aim toward the detection of inner and outer race fault in roller element bearings. On the other hand, angular synchronous average is used to extract the acoustic field synchronous with one component rotation. The sources related to a fault are localized in the residual field mappings. Finally, a new imaging technique based on the vibroacoustic transfer functions between a few accelerometers placed on the machine and the microphone array is developed. It allows obtaining the mappings of the radiated pressure on the machine surface only thanks to the accelerometers. It is tested as a fault detection tool on a test bench
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Lazarus, Arnaud. "Influence des défauts sur le comportement vibratoire linéaire des systèmes tournant." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00370228.
Full textAbstract:
Dans le cas de nombreuses machines tournantes (turboalternateurs, pompes de centrales électriques), les "défauts" (anisotropie de paliers, rotors fissurés...) introduisent naturellement des coefficients périodiques dans l'équation d'équilibre linéaire du modèle discrétisé associé. L'étude du comportement dynamique de l'oscillateur paramétrique obtenu peut alors se faire au moyen d'outils spécifiques tel que la théorie de Floquet, relativement simple à mettre en place, mais dont le traitement numérique s'avère laborieux dans le cas de modèles complexes à grand nombre de degrés de liberté... En étudiant les solutions de Floquet dans le domaine fréquentiel, on montre que l'on peut étendre le principe d'analyse modale des oscillateurs classiques aux oscillateurs paramétriques. Le concept de modes propres paramétriques est alors introduit et ceux-ci sont étudiés à travers différents exemples académiques. On s'intéresse notamment au comportement dynamique du pendule paramétrique à un degré de liberté gouverné par l'équation de Mathieu, ainsi qu'à différents systèmes tournants à 2 degrés de libertés avec raideurs non axisymétriques (modèles simplifiés de rotors fissurés).
A l'image des modes classiques, les modes paramétriques peuvent être étendus aux systèmes complexes discrétisés par n degrés de liberté grâce aux éléments finis. Cependant, ces modes étant poly-harmoniques, on obtient la base modale du système par synthèse modale où chaque sous-structure est naturellement associée à chaque harmonique. Ces idées sont implémentées dans le logiciel éléments finis Cast3m afin de modéliser, en 3D, le comportement vibratoire d'ensemble d'une machine tournante avec un défaut de forme. L'efficacité de la méthode est alors testée en comparant les résultats numériques et expérimentaux provenant d'un banc d'essai composé d'un rotor dissymétrique en rotation sur un support anisotrope (modèle académique d'un rotor avec fissure ouverte).
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Ali, Abdallah Ali. "Modélisation des machines synchrones à aimants permanents pour la simulation de défauts statoriques : application à la traction ferroviaire." Toulouse, INPT, 2006. http://www.theses.fr/2006INPT033H.
Full textAbstract:
Les machines électriques tournantes occupent une place prépondérante dans tous les secteurs industriels. Les machines synchrones à aimants permanents sont de plus en plus utilisées grâce à leur puissance massique élevée et en raison de la baisse du prix des aimants. Néanmoins, celles-ci subissent au cours de leur durée de vie un certain nombre de sollicitations externes ou internes qui peuvent les rendre défaillantes. C'est pourquoi le monde industriel est fortement intéressé par un ensemble de techniques permettant de déterminer l'état de santé de ces machines. La modélisation des machines synchrones pour la simulation de défauts statoriques s'insère dans ce contexteRotating electrical machines play a very important role in the world's industry. Among them, the permanent magnet synchronous machines are more and more used because of their high power to weight ratio, their great efficiency and the recent affordability of magnet materials. Permanent magnet synchronous machines are also more and more envisaged in high power applications ( railway applications for instance). In this context, these machines can be submitted to external and internal stresses, and degradation can occur in their electrical and mechanical parts. This is why industry is interested in adopting monitoring and diagnosis techniques to assess and evaluate condition of these machines. The modelling of surface-mounted permanent magnet synchronous machines with stator faults takes place in this context
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Bachir, Smaïl. "Contribution au diagnostic de la machine asynchrone par estimation paramétrique." Poitiers, 2002. http://www.theses.fr/2002POIT2306.
Full textAbstract:
Le travail de recherche présenté dans ce mémoire concerne la mise en oeuvre d'une méthodologie de diagnostic de la machine asynchrone basée sur l'estimation paramétrique. Dans une première étape, les différentes techniques de surveillance des entraînements électriques ont été recensées afin d'analyser brièvement leurs performances respectives. Une méthodologie générale de surveillance de procédés industriels est ensuite élaborée. Cette technique s'appuie sur une modélisation de la signature de défauts en associant un mode commun (modèle sain) et un mode différentiel (de défaut) et sur une méthodologie d'estimation paramétrique permettant l'adjonction de l'expertise de l'utilisateur. Une étude expérimentale avec une bobine à noyau de fer, structure de base des machines électriques, a alors permis de valider cette approche. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés à l'application de cette stratégie à la surveillance des défauts statoriques et rotoriques de la machine asynchrone. Exprimé dans le repère diphasé de Park, un modèle original de la machine asynchrone en défaut de court-circuit de spires statoriques et de rupture de barres rotoriques est présenté. La procédure de diagnostic, appliquée sur l'ensemble des modèles de défaut proposés, a été validée expérimentalement. En parallèle, nous nous sommes attachés à améliorer et à généraliser cette approche, en minimisant le nombre de capteurs nécessaires au diagnostic afin de simplifier et de fiabiliser cette méthodologie, et en adaptant des algorithmes récursifs pour une détection en temps réel des défauts.
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El, Bouchikhi El Houssin. "Sur l'estimation spectrale paramétrique pour la détection des défauts dans les machines asynchrones en environnements stationnaire et non stationnaire." Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01019643.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse traite de la détection et du diagnostic des défaillances par analyse du courant statorique dans les entraînements mécaniques à base de machine asynchrone. En se basant sur des travaux ultérieurs un modèle du signal en présence de défaut est présenté. Pour estimer les paramètres du modèle, nous proposons une technique statistique basée sur le Maximum de Vraisemblance et une approche basée sur les sous-espaces signal/bruit. Ces techniques ont été développées pour analyser des courants statoriques dans le cas stationnaire et non-stationnaire. Ces techniques permettent de révéler la présence d'une défaillance et de mesurer sa sévérité. Les résultats de simulation sur des signaux issus d'un modèle de la machine asynchrone, basé sur les circuits électriques magnétiquement couplés, permettent de valider les méthodes de détection proposées et démontre l'intérêt des techniques afin d'extraire de façon automatique un indicateur de défaut. L'étude est complétée par une validation expérimentale sur des signaux issus d'un banc expérimental pour la détection des défauts de roulement.
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Diouf, Saliou. "Contribution au diagnostic industriel de défauts de roulement et de balourd par techniques neuronales : application à la machine asynchrone à cage." Paris 12, 2007. http://www.theses.fr/2007PA120024.
Full textAbstract:
Cette thèse se focalise sur la détection et l'aide au diagnostic vibratoire de dysfonctionnement de type balourd ou de type écaillage de la bague extérieure de roulement de machines tournantes. Elle concerne la mise en oeuvre de techniques neuronales pour la détection et l'aide au diagnostic de ces défauts. Dans ce cadre, deux approches sont développées, à partir des signatures vibratoires issues pour l'une d'un capteur de courant, et pour l'autre d'un capteur accéléromètre. Ces signatures sont d'abord prétraitées par ACP puis classifiées par un réseau de neurones artificiel. Deux type de réseaux neuronaux, reconnus pour leur capacité de classification, ont été retenus : RBF et LVQ. La validation de ces deux approches, à travers l'étude des prétraitements des signatures et des paramètres des différents RNAs, est réalisée sur un banc d'essai équipé d'un moteur asynchrone à cageThis thesis is focused on vibratory signatures based faults detection and classification aiming computer aided diagnosis of defects relative to umbalanced rotation or dealing with rolling bearing's external ring's chipping defects appearing in turning machines. It relates the use of neural techniques for detection and computer aided diagnosis of such defects. We develop two approaches starting from the vibratory signatures obtained for the first one from a current sensor, and for the other one from an accelometer-like sensor. These signatures are initially pre-processed by PCA and after that they are classified by an artificial neural network (ANN). We use two types of neural classifiers, known for their classification capabilities : RBF and LVQ. The validation of these two approaches is carried out through the study of the pre-processing of the signatures and the parameters of different ANNs, using an experimental asynchronous electromotor
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Al-Ahmar, Elie. "Comparaison de différentes méthodes avancées de traitement de signal pour la détection et le diagnostic de défauts dans les machines asynchrones : application aux éoliennes." Brest, 2010. http://www.theses.fr/2010BRES2054.
Full textAbstract:
La détection de défauts et leur diagnostic jouent un rôle industriel primordial. En effet, ils contribuent, par une détection rapide et précoce, à faire gagner des points de disponibilité et de production aux capitaux investis dans l’outil de production. Le regain d’intérêt manifesté par les différents secteurs industriels et par le monde de la recherche démontre que le domaine de la détection de défauts et leur diagnostic est un créneau très porteur. Durant ces dernières années, de nombreuses techniques ont été développées pour la détection de défauts dans les actionneurs électriques ; entre autres les techniques de traitement du signal appliquées au courant statorique dans le cas particulier des machines asynchrones. Ceci nous amène donc à l’objectif de celle thèse où il sera question de comparer et analyser les méthodes avancées de traitement de signal pour la détection et le diagnostic de défauts dans les machines asynchrones spécifiques aux éoliennes. Dans un premier temps, un état de l’art présente les différents types d’énergies fossiles et renouvelables et met en relief l’importance de l’énergie éolienne. Il est ensuite présenté un bref aperçu des principales défaillances affectant la machine asynchrone d’une éolienne. Ceci permet alors d’introduire différentes techniques de traitement de signal spécifiques à l’application éolienne et de mettre en évidence les principales limitations des techniques spécifiques à l’application moteur. Partant du caractère non stationnaire du courant statorique (en fonctionnement éolien et à l’apparition d’un défaut), il a alors été procédé au test de techniques spécifiques ; entre autres le temps-fréquence et les ondelettes. Ces techniques ont été ensuite mises à profit pour la réalisation d’un outil de type Matlab-Simulink® dédié à la surveillance de l’état de la génératrice asynchrone d’une éolienneFault detection and diagnosis play a vital role in industry. In fact, they help invested capitals to earn production and availability points in the production process. The increasing interest of different industrial sectors and the research domain clearly show that fault detection and diagnosis is a very promising niche. In recent years, many techniques have been developed for detecting faults in electric machines; among them stator current-based signal processing techniques mainly for induction motors. This PhD thesis have been therefore focused on an analysis and then a comparison study of advanced signal processing techniques for fault detection and diagnosis in induction machines used in wind turbines. First a state of the art presenting different type of energies (fossils and renewable) allowed to highlight wind energy importance. Then, a brief presentation is given on main faults in induction machine-based wind turbines. This has allowed the introduction of different advanced signal processing techniques for a wind turbine application and therefore has highlighted the main limitations of the already used techniques for the motor application. Knowing the stator current nonstationary nature (wind turbine operation and fault occurrence), it has then be proceeded to test specific techniques such as time-frequency and wavelets, These techniques were then used to build-up a Matlab-Simulink®-based tool devoted to the condition monitoring of a wind turbine induction generator
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Lanciotti, Noemi. "Amélioration de la robustesse des machines synchrones spéciales multi phases dans un contexte de transport urbain." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLN055/document.
Full textAbstract:
Les machines à commutation de flux cinq-phases présentent une tolérance aux pannes et une robustesse qui les rendent très intéressantes dans un point de vue de la fiabilité, comme montré dans le premier chapitre.Dans ces travaux de thèse nous avons explorés la possibilité de détecter les défauts qui affectent cette machine par la signature des vibrations générées dans la machine.En utilisant les outils physiques et mathématiques présentés dans le deuxième chapitre, nous avons construit deux modèles multiphysiques, un modèle aux les éléments finis développé dans le troisième chapitre et un modèle analytique, appelé aux réseaux de perméances, dans le quatrième chapitre.Le comportement vibratoire de la machine a été étudié à l'aide de ces deux modèles, en régimesain et en défaut afin de connaitre comment ce comportement est influencé par les grandeurs électriques et magnétiques de la machine.Par ailleurs nous avons étudié la possibilité de détecter et discriminer les différents types de défauts.Le modèle analytique se présente comme un bon estimateur du comportement en défaut de la machine, malgré ses écarts avec la simulation.Dans le cinquième chapitre, les deux modèles multiphysiques ont été validés par des essais expérimentaux et nous avons pu expliquer le comportement en défaut d’un point de vue mécanique plutôt que magnétique.Enfin, dans le sixième chapitre, nous avons utilisé les deux modèles pour étudier le comportement en défaut de la machine, à des vitesses au-dessus de la limite expérimentale (3100 tr/min)Five-phase flux switching machines have a fault tolerance and robustness that makes them very interesting from the point of view of reliability, as shown in chapter one of this work. In our studies we have explored the possibility of detecting faults that affect this type of machine using the signature of stator vibrations.Using the physical and mathematical tools presented in chapter two, we improved two multyphisics models, one based on finite elements method that it's presented in chapter three and the seconde one analitycal model, called permeance networks, in chapter four. The vibratory behavior of the machine was studied using these two models, under healthy and faulty conditions, in order to know how this behavior is influenced by the electrical and magnetic magnitudes of the machine. In addition, we have studied the possibility of detecting and discriminating different types of faults. Analytical model is a good estimator of fault behavior of the machine, despite its differences with the simulation.In chapter five, the two multiphysical models have been validated by experimental tests and we have been able to explain fault behavior by mechanical origin rather than magnetic origin.Finally, in chapter six, we used both models to study the fault behavior of the machine, at speeds above the experimental limit (3100 rpm)
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Demian, Cristian. "Détection des défauts rotoriques dans les machines à courant alternatif par capteur de flux de dispersion : application au contrôle qualité des rotors à cage." Amiens, 2005. http://www.theses.fr/2005AMIE0509.
Full text
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Bui, Viet Phuong. "Diagnostic des machines électriques par l'analyse du champ magnétique de fuite : application à l'identification de défauts rotoriques d'un alternateur à vide." Phd thesis, Grenoble INPG, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00187238.
Full textAbstract:
Une méthode de diagnostic des machines électriques basée sur l'analyse du champ magnétique de fuite et sur l'approche inverse est proposée. Nous avons développé unoutil de modélisation direct en 3D permettant de calculer le champ magnétique de fuite de la machine. Plusieurs méthodes numériques ont été étudiées (éléments finis, moments magnétiques, intégrales de frontières...). Un modèle précis, léger et original a été développé. L'approche inverse a consisté en fonction des mesures du champ à l'extérieur, de retrouver la répartition du flux dans l'entrefer. Nous avons montré que cette approche permet la discrimination, la localisation et la quantification de l'importance des défauts. Finalement, notre approche a été validée expérimentalement grâce à l'instrumentation d'une maquette de machine synchrone (30kVA, 4 pôles) associée à un système de capteurs de champ magnétique Fluxgate.
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Jouy, Franck. "Contribution à la modélisation et à l'identification des défauts géométriques des machines à coordonnées : application au contrôle intégré en atelier flexible." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1987. http://www.theses.fr/1987ECAP0031.
Full textAbstract:
Présentation du contrôle dimensionnel dans les ateliers flexibles. Proposition d'une méthode théorique permettant l'identification de défauts géométriques par la machine elle-même sans intervention d'autres instruments de mesure
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Oumaamar, Mohamed El Kamel. "Surveillance et diagnostic des défauts rotoriques et mécaniques de la machine asynchrone avec alimentation équilibrée ou déséquilibrée." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0022/document.
Full textAbstract:
Le travail de recherche présenté dans cette thèse concerne le diagnostic des défauts rotoriques et mécaniques de la machine asynchrone. En premier lieu, est proposée une synthèse des méthodes de diagnostic appuyées par des expérimentations avec des défauts créés au rotor et au stator de la machine asynchrone alimentée à partir du réseau. Et dans le même sillage, une étude expérimentale sur la comparaison en amplitude et en phase des signatures de défauts de barres dans les spectres du courant statorique et de la tension entre neutres a été abordée. Dans un deuxième temps, la machine asynchrone est alimentée par un convertisseur faisant corps avec celle-ci. On a introduit une nouvelle technique de diagnostic, basée sur l'analyse spectrale des courants du réseau (en amont de l'ensemble convertisseur-machine). Finalement, et afin de simuler le comportement de la machine, il était nécessaire de développer un modèle précis prenant en compte les harmoniques d'espace, et la tension entre neutres, pour corroborer les fréquences induites par les défauts rotoriques dans la tension entre neutres, une étude théorique a été présentée qui a donné des résultats intéressantsThe research presented in this thesis concerns the diagnosis of rotor and mechanical defaults of the induction machine. First, there is provided a summary of the diagnostic methods supported by experiments with defects created in the rotor and stator of the asynchronous machine fed from the network. And in the same vein, an experimental study on the comparison in amplitude and phase signatures of defects in bar in the spectra between the stator current and neutral voltage was discussed. In a second step, the induction motor is fed by a converter mounted directly onto the motor. We introduced a new diagnostic technique based on spectral analysis of the currents of the network (upstream of the converter-machine). Finally, in order to simulate the behavior of the machine, it was necessary to develop an accurate model taking into account the space harmonics, and neutral voltage. To corroborate the frequency induced by rotor defects in the neutral voltage, a theoretical study was presented which gave interesting results
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Moriere, Stéphane. "Contribution à l'étude des assemblages avec prise en compte des défauts de forme : modélisation et expérimentation." Thesis, Aix-Marseille 2, 2010. http://www.theses.fr/2010AIX22119/document.
Full textAbstract:
Dans ce mémoire de thèse, nous proposons une contribution à la modélisation des assemblages avec une prise en compte des défauts de forme. Ce travail par la proposition d'une modélisation et d'une expérimentation essayera de répondre aux deux questions suivantes : comment obtenir une modélisation réaliste de la pièce ou du produit? Comment valider un modèle dans le cadre de la prise en compte des états de surface dans un assemblage de plusieurs pièces ?PhD in Mechanics of solids
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Viprey, Fabien. "Modélisation et caractérisation des défauts de structure de machine-outil 5 axes pour la mesure in-process." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLN071/document.
Full textAbstract:
Le principe de la métrologie en cours d’usinage est d'obtenir des données de mesure directement dans le flot de production. Ce principe fait suite au besoin croissant des industriels de réaliser des mesures en ligne durant une opération ou entre deux opérations d'usinage en employant le moyen de production pour mesurer la pièce usinée. La maîtrise des sources d’erreur de mesure telles que les erreurs géométriques est une condition sine qua non pour garantir la métrologie dimensionnelle traçable directement sur les machines-outils. Ces travaux portent sur la modélisation géométrique de machine-outil 5 axes, basée sur une paramétrisation normalisée des erreurs géométriques. Ce modèle est simulé et simplifié par l’utilisation d’une machine virtuelle développée comme un outil d’aide à la compréhension et à la visualisation des effets des erreurs géométriques sur l’erreur volumétrique. Un nouvel étalon matériel thermo-invariant a été développé : la Multi-Feature Bar. Raccordé à la définition internationale du mètre par un étalonnage et une intercomparaison européenne, il permet d’envisager des mesures traçables sur machine-outil dans un environnement hostile. L’identification de trois paramètres intrinsèques à cet étalon, couplée à une procédure de mesure, assure une identification complète et traçable des erreurs de mouvement d’axes linéaires. Suite à cela, l’identification des erreurs entre axes est quant à elle basée sur une analyse de combinaisons de paramètres suffisants pour caractériser au mieux l’erreur volumétrique. Une procédure d’identification des paramètres du modèle est proposée en minimisant la dérive temporelle de la structure ainsi que les effets des erreurs de mouvement précédemment identifiées. Une analyse de sensibilité des paramètres de réglages de la procédure de mesure ainsi que des effets de bruits permet de garantir la qualité de l’identification proposéeIn-process metrology consists in obtaining measurement data directly into the manufacturing process. This method results from an increasing need of manufacturers to carry out on-line measurements during one manufacturing task or between two manufacturing tasks by using the mean of production to measure the machined part. Monitoring the sources of errors like geometric errors is one of the prerequisites to ensure the traceable dimensional metrology directly on the machine tool.This thesis deals with the geometric modeling of 5-axis machine tool based on a standardized parameterization of geometric errors. This model is simulated and simplified by the use of a virtual machine developed in order to help understand and visualize the effects of geometric errors on the volumetric error.A new standard thermo-invariant material namely Multi-Feature Bar has been developed.After its calibration and after a European intercomparison, it provides a direct metrological traceability to the SI meter for dimensional measurement on machine tool in a hostile environment. The identification of three intrinsic parameters of this standard, coupled with a measurement procedure ensures complete and traceable identification of motion errors of linear axes. The identification of position and orientation errors of axis is based on an analysis of combinations of necessary parameters to characterize volumetric error and at best. A model parameter identification procedure is proposed by minimizing the time drift of the structural loop and the effects of previously identified motion errors. Asensitivity analysis of the measurement procedure settings and of the noise effects ensures the quality of this proposed identification
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Sprooten, Jonathan. "Finite element and electrical circuit modelling of faulty induction machines: Study of internal effects and fault detection techniques." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2007. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210674.
Full textAbstract:
This work is dedicated to faulty induction motors. These motors are often used in industrial applications thanks to their usability and their robustness. However, nowadays optimisation of production becomes so critical that the conceptual reliability of the motor is not sufficient anymore. Motor condition monitoring is expanding to serve maintenance planning and uptime maximisation. Moreover, the use of drive control sensors (namely stator current and voltage) can avoid the installation and maintenance of dedicated sensors for condition monitoring.Many authors are working in this field but few approach the diagnosis from a detailed and clear physical understanding of the localised phenomena linked to the faults. Broken bars are known to modulate stator currents but it is shown in this work that it also changes machine saturation level in the neighbourhood of the bar. Furthermore, depending on the voltage level, this change in local saturation affects the amplitude and the phase of the modulation. This is of major importance as most diagnosis techniques use this feature to detect and quantify broken bars. For stator short-circuits, a high current is flowing in the short-circuited coil due to mutual coupling with the other windings and current spikes are flowing in the rotor bars as they pass in front of the short-circuited conductors. In the case of rotor eccentricities, the number of pole-pairs and the connection of these pole-pairs greatly affect the airgap flux density distribution as well as the repartition of the line currents in the different pole-pairs.
These conclusions are obtained through the use of time-stepping finite element models of the faulty motors. Moreover, circuit models of faulty machines are built based on the conclusions of previously explained fault analysis and on classical Park models. A common mathematical description is used which allows objective comparison of the models for representation of the machine behaviour and computing time.
The identifiability of the parameters of the models as well as methods for their identification are studied. Focus is set on the representation of the machine behaviour using these parameters more than the precise identification of the parameters. It is shown that some classical parameters can not be uniquely identified using only stator measurements.
Fault detection and identification using computationally cheap models are compared to advanced detection through motor stator current spectral analysis. This last approach allows faster detection and identification of the fault but leads to incorrect conclusions in low load conditions, in transient situations or in perturbed environments (i.e. fluctuating load torque and unideal supply). Efficient quantification of the fault can be obtained using detection techniques based on the comparison of the process to a model.
Finally, the work provides guidelines for motor supervision strategies depending on the context of motor utilisation.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur
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