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CADRE A BOBINES BIPHASEES
Cette méthode utilise un circuit fermé constitué par des culasses canalisant le flux et deux bobines orthogonales, alimentées par des courants diphasés, créent un champ tournant embrassant la tôle sous test, située au centre de dispositif .
L’inconvénient majeur de cette méthode réside dans la nécessité de travailler avec de faibles inductions. Cela est dû au matériau magnétique qui ne peut être le siège d’un flux intense issu des deux bobines simultanément. De même, l’homogénéité du champ magnétique dans l’échantillon n’est obtenue que dans une partie centrale très réduite.
CADRE A CHAMP TOURNANT
Ce cadre a pour objectif de franchir le principal inconvénient du précèdent dispositif, l’obtention d’un champ tournant d’une induction plus élevée.
L’échantillon sous test est de forme carrée disposé au centre de deux circuits magnétiques orthogonaux. Ces derniers sont constitués par des culasses et des pièces rapportées assurant la fermeture de flux créé par deux bobines suivant les axes x et y.
Chaque bobine contient deux enroulements branchés en série placées des deux cotés de l’échantillon sur les pièces rapportées. Ces dernières sont composées par trois bandes empilées en tôle Fe-Ni à grains orientés . Les mesures des pertes s’effectuent par l’intermédiaire de mesures de B et H au niveau de l’échantillon. Les concepteurs de ce cadre (LEG Grenoble) utilisent la méthode des pointes conductrices.
Cette méthode est intéressante, car elle est capable de nous donner des informations sur les grandeurs physiques. Elle nous permet de mesurer les composantes des vecteurs S et H selon deux axes perpendiculaires (x,y).
CADRE D’EPSTEIN
Le fonctionnement du cadre d’Epstein est basé sur le principe de la mesure de pertes totales à vide dans les transformateurs.
On met quatre solénoïdes branchés en série, chacun dans un coté du cadre, à l’intérieur desquels on introduit l’éprouvette de façon à former un circuit magnétique.
Deux bobines composent chaque solénoïde. La première orientée â l’extérieur sert à alimenter le cadre (primaire d’un transformateur). La deuxième bobine sert à récupérer la tension induite (secondaire d’un transformateur).
Des études ont montré que si le nombre d’échantillon sous test dépasse quatre par coté, alors les pertes fer mesurées sont identiques. Pour cela, les utilisateurs par souci de poids et de simplicité d’utilisation se contentent de prendre quatre échantillons par coté en caractérisant les tôles magnétiques.
Leur masse est répartie en deux groupes, chacun occupe deux cotés opposés. Dans le premier la direction du champ est parallèle au sens du laminage. Dans le second les tôles possèdent un sens du laminage perpendiculaire au champ.
INFLUENCE DE LA FORME D’ONDE DANS L’ENTREFER
Sans tenir compte de l’influence des convertisseurs statiques sur la déformation de l’onde de l’induction, celle-ci souvent est distribuée spatialement sous deux formes, trapézoïdale ou sinusoïdale, obéissant à la géométrie de la machine, notamment son inducteur. Une machine à entrefer constant peut imposer une répartition de l’induction trapézoïdale (exemple machine synchrone); si l’entrefer ne l’est pas, alors la répartition de l’induction peut être sinusoïdale, exemple machine asynchrone (ne pas dire que toutes les machines à entrefer non constant implique une répartition sinusoïdale, il y a des dimensions à respecter). Certaines études ont montré I’ influence de la forme d’onde sur les caractéristiques magnétiques.
INFLUENCE DES CONVERTISSEURS STATIQUES SUR LES PERTES FER
Beaucoup d’applications industrielles ont besoin d’utiliser la variation de la vitesse. Au début, seuls les moteurs à courant continu pouvaient remplir une telle fonction, Ceci par l’intermédiaire de trois paramètres :
Le plus souvent utilisé est la tension d’alimentation. Quant â l’utilisation de la résistance d’induit, elle n’est pas économique; c’est pour cela quelle n’est utilisée que lorsqu’on entraine des machines à faible puissance. Le dernier paramètre est le flux d’excitation souvent utilisé quand on désire des vitesses très élevées.
Cette souplesse de la commande ne masque pas totalement la fragilité du moteur â courant continu ‘collecteur’ qui fait que sa durée de vie est relativement courte. Ces faiblesses ont laissé les électrotechniciens se retourner vers les machines à courant alternatif qui prennent de plus en plus une place privilégiée dans le marché.
La connaissance de la température en tout point de la machine est une préoccupation importante pour les constructeurs. En effet, la détermination des points chauds est souvent suffisante pour fixer les limites de fonctionnement en régime permanent et également durant les cycles de démarrage et de freinage.
Le comportement thermique est lié, d’une part aux pertes et à leur localisation, et d’autre pan au mode de refroidissement, Réduire les pertes là ou elles apparaissent a toujours été une préoccupation des constructeurs pour augmenter la puissance massique de la machine. Il faut toujours veiller à ce que les conditions de refroidissement ne se détériorent pas dans le temps. La performance des machines à champ tournant atteint aujourd’hui des niveaux très satisfaisants et d’énormes progrès ont été fait dais tous les domaines. Deux éléments tendent à modifier cet état de fait. Le premier concerne l’alimentation par des sources non sinusoïdales, les harmoniques temporels qui se conjuguent aux harmoniques spatiaux pour engendrer des phénomènes négligeables auparavant. A savoir les couples et les forces pulsatoires et par voie de conséquence, des vibrations, du bruit et des pertes supplémentaires.
Table des matières
1 – INTRODUCTION
1.1 – Dispositifs et techniques de caractérisation
1.2 – Paramètres influents sur les pertes
1.3 – Influence des convertisseurs statiques
1.4 – Elaboration et préparations des échantillons
2 – CREATION D’UN CHAMP TOURNANT
3 – DISPOSITIF EXPERIMENTAL
3.1 – Perméamètre à champ tournant
3.1.1 – Principe
3.1.2 – Choix des culasses
3.1.3 – Circuits d’excitation et détermination des champs magnétiques
3.1.3.1 – Circuit d’excitation selon l’axe OX
3.1.3.2 – Circuit d’excitation selon l’axe OY
3.1.3.3 – Détermination des champs magnétiques selon OX et OY
3.1.4 – Bobines de détection de l’induction. Détermination du module de
l’induction tournante
3.1.5 – Enroulements auxiliaires
3.2 – Circuit d’alimentation. Etude de l’asservissement.
3.3 – Traitement des données.
3.3.1 – Matériel d’acquisition et de traitement des mesures
3.3.2 – Détermination des pertes
3.3.3 – Logiciel
4 – MISE AU POINT DE LA METHODE DE MESURE
4.1 – Mise au point selon l’axe OX
4.2 – Mise au point selon l’axe OY
4.2.1 – Evolution du dispositif
4.2.2 – Logiciel
4.2.3 – Résultat des mesures
5- CARACTERISATION SOUS CHAMP TOURNANT
5.1 – Mise au point des mesures d’induction
5.2 – Influence du champ démagnétisant
5.3 – Détermination des pertes. Résultat des mesures
6 – CONCLUSION
7 – ANNEXE
