Refroidissement des machines tournantes. Études paramétriques

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.