ETUDE DES MACHINES ELECTRIQUES PAR CAO

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Chapitre IV CAO optimisée d’un moteur asynchrone sous Matlab/Flux 2D La figure (IV. 7) représente la géométrie du moteur asynchrone à cage choisis pour l’étude du couplage des équations électriques et magnétiques réalisées sous Matlab. La figure (IV. 8) et (IV. 9) représentent respectivement la distribution des lignes isovaleurs du potentiel vecteur magnétique et les vecteurs d’induction dans le moteur à induction, on a choisi de faire la modélisation d’un quart du dispositif à cause de la symétrie du moteur. Après avoir terminé les différentes étapes de CAO du moteur asynchrone réalisée sous Matlab, on a déterminé les trois courbes qui montrent la variation du flux le long de l’entrefer, la composantes de l’induction Bx et By de l’induction dans ce type de machine, les résultats issus sont représentés sur la figure (IV. 10). Les figures (IV. 11) à (IV. 16) représentent l’évolution électromagnétique de la machine asynchrone étudiée. La machine asynchrone à un problème de démarrage et des oscillations très remarquées des courants statoriques et rotoriques dus à la composante du couple en fonction de la tension rotorique. On reconnaît le classique appel de courant au démarrage égal à cinq fois environ le courant nominal, après sa disparition, le régime permanent est atteint et il reste le courant correspondant au comportement inductif du moteur. L’oscillations du couple est l’élément marquant, après disparition du régime transitoire, le couple tend vers zéro puisque l’on a annulé le couple résistant. Les oscillations du couple se font évidemment ressentir sur l’évolution de la vitesse en régime permanent. 125
Chapitre IV CAO optimisée d’un moteur asynchrone sous Matlab/Flux 2D IV.4 OPTIMISATION DU MOTEUR ASYNCHRONE PAR CAO/ANN’s Le but de ce chapitre est de rechercher une méthode permettant de faire intégralement la synthèse et l’optimisation du moteur asynchrone à cage d’écureuil en utilisant la conception assistée par ordinateur (CAO) et les réseaux de neurones (ANN’s). IV.4.1 Problématique de CAO optimisée du moteur asynchrone Une estimation grossière permet de penser que plusieurs centaines de millions de machines électriques tournantes fonctionnent actuellement dans le monde dont 80% au moins sont des machines d’induction. Parmi celles-ci, nous pouvons distinguer deux grandes catégories: les machines à rotor bobiné et les machines à cage d’écureuil. Ces dernières sont les plus répandues, à cause: • de leur simplicité de construction, la cage étant presque toujours en aluminium coulé du moins pour les machines dont la puissance est inférieure à quelques centaines de kW; • de la robustesse du rotor; Il se trouve, malheureusement, que les machines d’induction à cage d’écureuil coulée en aluminium présentent plusieurs phénomènes gênants pour leur bon fonctionnement. Ces phénomènes sont en général: • un trou de couple pour une vitesse voisine de la moitié ou du tiers de la vitesse nominale. Ceci entraîne que le moteur tourne à des vitesses anormales et se trouve dans des conditions électriques proches de celles du démarrage, c’est à dire le courant statorique est quatre à cinq fois plus grand que le courant nominal, le moteur est alors détruit en quelques secondes; • des couples synchrones, pour une vitesse en général égale au septième ou au treizième de la vitesse de synchronisme. Comme dans le cas précédent, le moteur peut se stabiliser à une vitesse de rotation très faible et être détruit en quelques secondes; • des couples asynchrones pour les mêmes vitesses que précédemment; • un échauffement anormal, bien que le moteur se soit stabilisé à son point de fonctionnement nominal. L’énergie thermique dissipée peut être considérable et conduite à la cuisson des 126
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