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RÉSUMÉ
Un axe d'amélioration, à puissance donnée, du rendement des machines électriques à courant alternatif consiste à agir sur les pertes fer. Pour cela, les classiques tôles magnétiques à grains non orientés sont remplacées par des tôles à grains orientés décalées. Ces dernières ont de meilleures performances à condition que le flux magnétique circule dans le sens de laminage. Les décaler permet de bénéficier de leurs atouts en champ tournant. Plusieurs moteurs à tôles à grains orientés décalées ont été réalisés afin de valider le procédé qui pourra être appliqué à différents types de machines électriques ou d'alternateurs.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Bertrand CASSORET : Docteur en génie électrique - Maître de conférences à l'université d'Artois - Chercheur au LSEE
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Jean-François BRUDNY : Professeur des universités - Directeur du LSEE, université d'Artois
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Thierry BELGRAND : Responsable de recherche et développement, ThyssenKrupp Electrical Steel
INTRODUCTION
Domaine : conception de machines électriques tournantes
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : tôles magnétiques à grains orientés
Domaines d'application : ventilation, pompage, compression, production de froid, transports, production d'électricité (éoliennes).
Centres de compétence : laboratoire Systèmes Électrotechniques et Environnement, université d'Artois, université Lille-Nord de France. FSA Technoparc Futura 62400 BETHUNE France.
Industriels : ThyssenKrupp Electrical Steel
Autres acteurs dans le monde : de nombreux laboratoires de recherche travaillent sur l'efficacité énergétique des matériels électriques. En France, on peut citer en particulier les laboratoires du pôle MEDEE (Maîtrise énergétique des entraînements électriques) implanté dans la région Nord-Pas-de-Calais et ceux du groupement national de recherche SEEDS (Systèmes d'énergie électrique dans leurs dimensions sociétales).
Contact : http://www.lsee.fr ; http://www.pole-medee.com ; http://www.seedsresearch.eu
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2. Utilisation d'acier à grains orientés en champ tournant
Les résultats donnés dans ce paragraphe sont largement issus du travail de Samuel Lopez qui a préparé sa thèse de doctorat au LSEE en partenariat avec la société ThyssenKrupp Electrical Steel.
2.1 Aciers magnétiques
Les aciers magnétiques existants utilisés dans le domaine des courants forts sont essentiellement constitués d'alliages de fer et de silicium [D 2 110] [E 1 750]. On les caractérise par leur capacité à laisser circuler le champ magnétique (la perméabilité) et surtout par les pertes qu'ils génèrent. D'une manière générale les pertes augmentent avec l'épaisseur des tôles, toutefois la qualité de l'acier influe beaucoup. Les aciers à grains orientés sont un peu plus compliqués à fabriquer que ceux à grains non orientés mais ont, à épaisseur égale, des performances supérieures dans le sens de laminage comme le montre le tableau 1.
Les pertes massiques P m (en W/kg) en fonction de l'induction crête
(en Tesla) ainsi que
en fonction de l'excitation crête
(en A/m) sont tracées à la figure 4 pour des tôles GO de 0,35 mm d'épaisseur et à la figure 5 pour des tôles...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - JANCOVICI (J.M.), GRANDJEAN (A.) - Le plein s'il vous plait. - Editions du seuil (2006).
-
(2) - BENHADDADI (M.) - L'efficacité énergétique à la rescousse du scénario 450 ppm. - CONFREGE 2012, Montréal, Canada (2012).
-
(3) - HANITSCH (R.) - Energy efficient electric motors. - « World climate and energyn envent » conference, Rio (2002).
-
(4) - ANSEL (A.) - Influence de la coulée sous pression d'une cage d'écureuil en cuivre sur le comportement magnétique d'une machine asynchrone triphasée. - Thèse de doctorat de l'université d'Artois (2001).
-
(5) - ZIDAT (F.) (D.), LECOINTE (J.Ph.), MORGANTI (F.), BRUDNY (J.F.), JACQ (T.), STREIFF (F.) - Non invasive sensors for the energy monitoring of AC electrical rotating machines. - Revue Sensors, ISSN 1424-8220, Sensors 2010(10), doi:10.3390/s100807874. Consultable en ligne, 10(8), p. 7874-7895.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
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IEC 60034-30 (2008), Classes de rendement pour les moteurs à induction triphasés à cage, mono vitesse International Electrotechnical Commission
IEC 60034-2 (2007), Méthode normalisées pour la détermination des pertes et du rendement à partir d'essais, International Electrotechnical Commission
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BRUDNY (J.F.), CASSORET (B.), LEMAÎTRE (R.) (TKES), VINCENT (J.N.) (TKES). – Magnetic core and use of magnetic core for electrical machines. International Patent. PCT/EP2008/061884, mars 2009.
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