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Défauts d’origine électrique
Les défauts d’origine électrique peuvent, dans certain cas, être la cause d’un arrêt de la machine. Ils ont deux catégories bien distinctes. Il y a ceux qui apparaissent au niveau des circuits électriques statoriques et d’autres au rotor.
Défaillances au stator
Le stator, comme son nom l’indique, est une pièce fixe et essentielle de tout moteur électrique qui entoure le bobinage qui produit le champ magnétique. On sait qu’environ 24% des défauts de moteur à induction sont dû à la défaillance de l’enroulement statorique [26]. Ces défauts débutent sous forme de pannes non détectées entre spires, puis conduisent à des phases catastrophiques, défauts de court-circuit entre phases ou entre phase et la terre qui conduisent à la fusion des conducteurs du stator.
Les défauts des enroulements de stator sont classés en cinq classes [27 ; 28] et sont illustrés à la figure II.4.
Ces classes comprennent :
Court-circuit entre spires
Court-circuit entre bobines
Court-circuit entre phases
Court-circuit entre phase et la terre
Défaut de circuit ouvertd’une phase
L’armature statorique, munie de son bobinage est une partie de la machine qui subit beaucoup de contraintes et dont les effets sont plus importants à cause de la complexité de la structure et la fragilité de certaines parties telles que les isolants. La surveillance pour diagnostiquer les défauts indiqués aux paragraphes (a) et (b) ci-dessus est la clé permettant d’éviter l’apparition des défauts en (c) pour les moteurs à induction, c’est-à-dire que le diagnostic du défaut de court-circuit entre spires est une précaution pour éviter des défauts successives. La quasi-totalité de ces défauts sont dus à la dégradation de l’isolant, ils se manifestent sous la forme :
A. Court-circuit entre spires
Le court-circuit entre spires de la même phase est un défaut fréquent qui peut apparaître soit au niveau des têtes de bobines soit dans les encoches, ce qui entraîne une diminution du nombre de spires effectives de l’enroulement. D’autre part, il entraîne aussi une augmentation.
Machine Asynchrone et Méthodes de Diagnostic
des courants statoriques dans la phase affectée, une légère variation de l’amplitude sur les autres phases et dans le cas des machines asynchrones, il amplifie les courants dans le circuit rotorique [25, 29]. La contrainte thermique amenée par le courant de court-circuit risque d’entraîner la propagation du défaut à d’autres spires, ce qui peut conduire du déclenchement des protections électriques dans l’alimentation.
B. Court-circuit entre phases
Un court-circuit entre phases peut arriver en tout point du bobinage [30], mais les plus fréquents apparaissent dans les têtes de bobines, puisque c’est dans celles-ci que les conducteurs de phases différentes se côtoient. L’influence de ce type de défaut sur le fonctionnement de la machine dépend de la localisation du défaut (de la partie affectée). Si le court-circuit est proche de l’alimentation entre phases, il induit des courants très élevés qui conduisent à la fusion des conducteurs d’alimentation ce qui provoque un arrêt de la machine. Si le court-circuit est proche du neutre entre deux phases, il engendre un déséquilibre des courants de phases avec un risque moindre de fusion des conducteurs. L’apparition de ce type de défaut dans le cas des machines asynchrones, provoque une augmentation des courants dans les barres ainsi que dans les anneaux du rotor à cage.
C. Défaut de court-circuit entre phase et le bâti
Le bâti a généralement un potentiel flottant, mais pour des raisons de liaisons mécaniques, il est souvent relié à la masse. Si le potentiel est flottant, un court-circuit entre l’enroulement et le bâti n’a pas d’importance du point de vue matériel, excepté les effets capacitifs, le bâti prend alors le potentiel de l’enroulement à l’endroit du court-circuit. Par contre, au niveau de la sécurité des personnes, ce type de défaut peut être très dangereux et il est alors nécessaire de mettre en place des dispositifs de protection (disjoncteurs différentiels) [29]. En présence de ce type de défaillance, la tension de la phase concernée ne change pas.Cependant le courant circulant dans cette phase augmente avec la réduction de la résistance etde l’inductance.
Cette augmentation du courant se traduit par une augmentation de la température pouvant entraîner des défauts d’isolant dans l’enroulement. De plus, cette défaillance va générer une composante homopolaire entraînant l’apparition d’un couple pulsatoire. Une mesure du courant de fuite pourrait permettre de détecter ce type de défaut.
Table des matières
Remerciement.
Dédicace
Liste des tableaux
Liste des figures
Résumé
Chapitre I : Etude et synthèse bibliographique
I.1 Introduction Générale
I.2 Etude et synthèse bibliographique
I.3 Motivation de la recherche
I.4 Énoncé du problème
I.5 Objectifs et contributions souhaités
I.6 Structure de la thèse
Chapitre II : Machine asynchrone et méthodes de diagnostic
II.1 Introduction
II.2 la machine asynchrone
II.3 Défauts de la machine asynchrone
II.2.1 Défauts d’origine électrique
II.2.1.1.Défaillances au stator
II.2.1.2.Défaillances au rotor
II.2.2 Défauts mécaniques
II.2.2.1 Défaut d’excentricité
II.2.2.2 Les défauts des flasques
II.2.2.3 Désalignement
II.2.2.4 Défauts de roulement
II.2.2.5 Défauts d’engrenage
II.2.2.6 Balourd
II.2.2.7 Défauts de la charge
a. Classification des différents types de charge les plus rencontrés
b Exemples de fonctionnements perturbateurs
II.3 Moyens pour la surveillance du moteur à induction
II.3.1 Analyse Thermographique
II.3.2 Analyse du couple électromagnétique
II.3.3 Analyse vibratoire
II.3.4 Analyse d’émission acoustique
II.3.5 Analyse des signaux éléctriques
II.3.6 Analyse de flux
II.4 Conclusion
Chapitre III :Techniques de traitement du signal
III.1 Introduction
III.2 Techniques de détection des défauts
III.3 Classification des signaux
III.3.1 Signaux déterministes
III.3.2 Signaux aléatoires
III.3.3 Paramétrage de l’échantillonnage
III.3.4 Résolution
III.4 Traitement du signal
III.4.1 Analyse dans le domaine temporel
III.4.2 Analyse dans le domaine fréquentiel
III.4.2.1 Transformée de Fourier
III.4.2.2 Periodogramme
a. Périodogrammes simples
b. Periodogramme modifié
III.4.3 Analyse dans le domaine temps-fréquence
III.4.3.1 Transformé de Fourier à Court Terme (TFCT)
III.4.3.2 La transformée de Wigner-Ville
III.4.3.3 Transformée d’ondelettes
III.5 Conclusion
Chapitre IV : Effets et Signature du balourd dans les courants triphasés
IV.1 Introduction
IV.2 Origines et effets d’un déséquilibre mécanique dans un système d’entrainement
IV.3 Effets d’un déséquilibre mécanique sur les différentes grandeurs électriques mécaniques
IV.4 Transformation du vecteur d’espace
IV.5 Transmission du défaut vers le courant statorique
IV.5.1 Effet sur le courant statorique
IV.6 Conclusion
Chapitre V : Expérimentation et analyse des résultats
V.1 Introduction
V.2 Description du banc d’essai
V.2.1 Description de l’appareil
V.2.2 Système d’acquisition Dspace
V.3 Application de la densité spectrale de puissance
V.4 Application de décomposition par paquet d’ondelette
V.5 Implantation sur le 2ème moteur
V.5 Conclusion
Conclusion Générale
Références bibliographiques
