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RÉSUMÉ
Cet article présente la démarche globale d'écoconception d'une machine électrique tournante à courant alternatif. Cette approche permet d'introduire les aspects environnementaux lors de la conception de la machine en tenant compte de toutes les phases du cycle de vie depuis l'extraction des matières premières jusqu'au démantèlement et recyclage. Un outil performant d'analyse du cycle de vie (ACV) a été utilisé ; il prend en compte plusieurs critères d'impacts afin d'éviter le transfert de pollution d'un critère à l'autre. Un prototype de moteur asynchrone de 10 kW à faible impact environnemental a été fabriqué et testé. Sa réalisation a été dictée par le souci de réduire au maximum son empreinte environnementale, en utilisant des matériaux plus respectueux de l'environnement, mais aussi en augmentant son efficacité énergétique.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Walid BOUGHANMI : Docteur en génie électrique, chercheur au LSEE, université d'Artois, Béthune, France
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Jean-Paul MANATA : Maître de conférences à l'université d'Artois, chercheur au LSEE, Béthune, France
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Daniel ROGER : Professeur à l'université d'Artois, chercheur au LSEE, Béthune, France
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Jean-François BRUDNY : Professeur à l'université d'Artois, chercheur au LSEE, Béthune, France
INTRODUCTION
Domaine : Conception de machines électriques tournantes
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Tôles magnétiques à grains orientés, isolations électriques sans solvant
Domaines d'application : Ventilation, pompage, compression, production de froid, transports, éoliennes…
Centres de compétence : Laboratoire systèmes électrotechniques et environnement (LSEE), université Lille–Nord de France, UArtois, FSA, Technoparc Futura, Béthune, France. Unité de chimie et catalyse de solide (UCCS)
Pôles de compétitivité :
Industriels : EDF R, ThyssenKrupp Electrical Steel, Green Isolight International (GII), ACEBSA (Espagne), Roquette
Institutionnels : ADEME, région Nord-Pas-de-Calais, Pôle MEDEE
Autres acteurs dans le monde : Certains 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/ ; htpp://www.pole-medee.com/
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3. Prototype d'un moteur à faible impact environnemental
L'ACV peut être utilisée simplement, sans entrer dans la démarche de conception proprement dite des machines, elle est également très utile pour élaborer les nouvelles machines à faible impact environnemental de demain, les pistes de développement dans ce sens sont nombreuses :
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l'utilisation de fils emmaillés polymérisés par UV et fabriqués sans solvant ;
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le thermocollage des enroulements en remplacement de l'imprégnation avec des vernis polluants ;
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l'introduction des matières plastiques d'origine végétale (non alimentaire) pour fabriquer les parties non actives ;
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l'utilisation de tôles magnétiques à grains orientés décalées qui limitent les pertes fer ;
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le guidage en rotation par des roulements à haut rendement qui utilisent des revêtements céramiques.
3.1 Description des solutions innovantes
Ces solutions innovantes permettent de réduire les impacts environnementaux générés et ainsi améliorer l'écobilan global de notre nouveau moteur prototype.
HAUT DE PAGE3.1.1 Système d'isolation électrique sans solvant
La fabrication du fil émaillé est une opération complexe, énergétiquement coûteuse et relativement polluante, ce qui présuppose des impacts environnementaux conséquents. Le procédé classique d'émaillage consiste à appliquer successivement de très fines couches de vernis sur le fil de cuivre (typiquement 12 passages dans le bac de vernis et dans le four d'émaillage porté à une température de l'ordre de 600 oC). Énergétiquement, le procédé est donc coûteux. La polymérisation des couches isolantes est obtenue par l'action combinée de la chaleur et des solvants inclus dans le vernis initial. Cela crée, malgré le traitement des effluents, une pollution...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KRATZ (M.), STREIFF (F.), BOUGHANMI (W.), MANATA (J.P.), ROGER (D.) - Démarche d'écoconception appliquée à la motorisation électrique. - Confrege, Montréal, Canada, p. 1-11 (2012).
-
(2) - FASSBINDER (S.) - Saving energy with high-efficiency motors. - (2007).
-
(3) - BOUCHARD (R.P), OLIVIER (G.) - Conception de moteurs asynchrones triphasés. - Éditions de l'École polytechnique de Montréal, p. 1-6 (1997).
-
(4) - JOUANNO (C.) - L'efficacité énergétique dans l'Union européenne : panorama des politiques et des bonnes pratiques. - Service Observation, Économie et Évaluation de l'ADEME, p. 1-52 (nov. 2008).
-
(5) - DEBUSSCHERE (V.), MULTON (B.), BENAHMED (H.) - L'écoconception dans le génie électrique : application au cas de la machine asynchrone triphasée à cage d'écureuil. - REE, 5 (2009).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
http://www.cml.leiden.edu/software/data-cmlia.html
http://www.green-isolight.pagesperso-orange.fr/
HAUT DE PAGE
IEC 60034-1 (2004), Machines électriques tournantes. Partie[nbsp ]1 : Caractéristiques assignées et caractéristiques de fonctionnement
IEC 60034-2-1 (2007), Machines électriques tournantes. Partie[nbsp ]2-1 : Méthodes normalisées pour la détermination des pertes et du rendement à partir d'essais (à l'exclusion des machines pour véhicules de traction)
IEC 60034-30 (2008), Machines électriques tournantes. Partie[nbsp ]30 : Classes de rendement pour les moteurs à induction triphasés à cage, mono vitesse
IEC 60317-01 (2008), Spécifications pour types particuliers de fils de bobinage. Partie 0-1 : exigences générales – fil de section circulaire en cuivre émaillé
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