Modélisation tridimensionnelle de systèmes électromagnétiques comportant des régions filaires et des régions minces : application en CEM 50 Hz à des dispositifs EDF
Institution:
Grenoble INPGDisciplines:
Abstract EN:
One of the problems encountered in the numerical analysis of the Maxwell equations is that the studied devices present geometrical distinctive features (thin wire and thin plate). Within the framework of this thesis, we have developed and implemented models allowing to simulate thin conductor in the presence of thin plates in an low frequency electromagnetic field by the finite elements method. ' The low thickness of these conductors reveal sorne problems of singularity due to the calculation of the magnetic field. These problems require the extraction of the terms corresponding to the inductance of the wire, and these terms are computed through more adapted methods (analytical computation, PEEC). The skin effect is taken into account by the modification of the resistance of the thin conductor. We also take into account the presence of the thin plate in interaction with these thin wires in two ways : - thin plate and thin wire are distant from each other ; - thin plate and thin wire are in a circuit whose source is either an external field, voltage source or current source. These formulations have been validated separately by the confrontation with the results of analytical or numerical methods resulting from an axisymmetric simulation in 2D. '!\vo industrial applications have been completed
Abstract FR:
Une des difficultés rencontrées dans l'analyse numérique des équations de Maxwell est due au fait que les dispositifs étudiés présentent des particularités géométriques (régions minces ou filaires). Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé et mis en oeuvre des modèles permettant de simuler des régions filaires en présence de régions minces dans un champ électromagnétique en basse fréquence par la méthode des éléments finis. La faible épaisseur des conducteurs filaires pose des problèmes de singularité dû au calcul du champ magnétique. Ces problèmes ont nécessité l'extraction des termes correspondant à l'inductance propre des fils, et ces termes sont calculés par des méthodes plus adaptées (calcul analytique, PEEC). L'effet de peau est pris en compte par modification de la résistance de la région filaire. Dans le cas des régions filaires ferromagnétiques, la méthode reste applicable pour des matériaux linéaires. Nous prenons également en compte la présence des régions minces en interaction avec ces régions filaires de deux façons : - des régions minces et filaires distantes en interaction; - des régions minces et filaires dans un circuit dont la source est soit un champ extérieur, soit une source de tension ou de courant. . Ces formulations ont été validées séparément par une confrontation des résultats obtenus avec des résultats analytiques ou avec des résultats issus d'une simulation en 2D axisymétrique. Deux applications industrielles ont été traitées