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Article

1 - CALCUL ET OPTIMISATION THERMIQUE PAR VOIE DE MODÉLISATION NUMÉRIQUE

2 - COMPORTEMENT THERMIQUE D’UNE MACHINE OUVERTE

3 - COMPORTEMENT THERMIQUE D’UNE MACHINE FERMÉE

4 - CONCLUSIONS

Article de référence | Réf : D3462 v1

Conclusions
Refroidissement des machines tournantes. Études paramétriques

Auteur(s) : Yves BERTIN

Date de publication : 10 nov. 2006

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Sommaire

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RÉSUMÉ

La conception d’une machine électrique tournante doit prendre en compte, au-delà des attentes électriques, la satisfaction des contraintes thermiques. Cela revient à vérifier que l’échauffement autorisé reste en adéquation avec le dimensionnement retenu du système. Les voies d’évacuation doivent être déterminées, et chaque mode de transfert impliqué dans les flux de chaleur évalué. Cet article vient illustrer l’application de ces principes en présentant de nombreux exemples de résultats d’analyse thermique de machines ouvertes et fermées, issus de modélisations numériques tridimensionnelles, mais confrontés à des essais expérimentaux.

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ABSTRACT

 

Auteur(s)

  • Yves BERTIN : Maître de conférences - Laboratoire d’Études Thermiques (LET) - École Nationale Supérieure de Mécanique et d’Aérotechnique (ENSMA) de Poitiers

INTRODUCTION

La conception des machines électriques tournantes doit assurer que le dimensionnement effectué, en considérant des objectifs électriques, satisfait également aux contraintes thermiques. Il s’agit d’effectuer le calcul du champ détaillé des températures afin de vérifier son adéquation avec l’échauffement autorisé [1]. Celui-ci est, en particulier, régi par l’isolant de bobinage qualifié par sa classe [4]. Il est indispensable également de déterminer et de classer précisément les voies d’évacuation de la chaleur et de mesurer le rôle respectif de chacun des modes de transfert dans la gestion des flux de chaleur évacués.

Le dossier effectue un large inventaire des lois générales, des corrélations de convection adaptées et fournit quelques données thermophysiques concernant les matériaux et les fluides usuels rencontrés dans ce contexte.

Afin d’illustrer concrètement l’application de ces informations, le lecteur trouvera ici des exemples de résultats d’études thermiques de machines électriques ouvertes et fermées typiques dont les comportements sont, du point de vue thermique, radicalement différents. Ces résultats sont issus de modélisations numériques tridimensionnelles validées par confrontation avec des essais expérimentaux dédiés, effectués sur des machines finement instrumentées [10] [12] [13]. Les machines électriques sur lesquelles s’appuient les analyses présentées sont deux moteurs asynchrones à rotor à cage, l’un ouvert à ventilation axiale et l’autre fermé refroidi par une ventilation externe. Ces moteurs couvrent un nombre important de structures de moteur et leur champ d’application est vaste. Les conclusions tirées de ces analyses peuvent être relativement facilement transposables.

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De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d3462


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4. Conclusions

Les deux études thermiques relatées dans ce document permettent de hiérarchiser les différentes voies d’évacuations des dissipations générées dans un moteur électrique asynchrone. En comparant l’état thermique d’un moteur ouvert et celui d’un moteur fermé, nous constatons le grand impact des échanges convectifs pour le premier et le rôle bien moindre mais non négligeable des échanges convectifs internes dans le second. À l’inverse, si les propriétés des matériaux (tableaux 5 et 6) et les contacts entre les différents organes ont une influence relativement modeste sur l’état thermique du moteur ouvert, les écarts locaux des températures montrent toute leur importance pour celui du moteur fermé. Sans être largement généralisables, les remarques énoncées dans ce dossier repèrent les voies potentielles ou non pour une optimisation thermique de tel système.

Pour plus d’informations le lecteur pourra consulter les références à .

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) -   *  -  Sont cités ici les références complémentaires à la bibliographie du dossier .

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