Modélisation des machines électriques tournantes défectueuses par la méthode des réseaux de perméances : application à la machine asynchrone
Institution:
Le HavreDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Fault diagnosis in electrical machines needs a modelling approach reliable and as close to the reality as possible. It is shown that by proper modelling of the electrical machines it is possible to detect the effect of the different faults on the different machine quantities. This work proposes a robust modular model based on Permeance Network Method (PNM) for the diagnosis of induction machine stator and rotor faults. The proposed model allows taking into account the local magnetic saturation of the magnetic circuit due to heavy fault currents, especially in the case of inter-turn short circuit fault, and remains moderately time consuming. In this model, the magnetic circuit of the machine was represented by a set of permeances (reluctances); their values vary as functions of the magnetic state of the machine. Firstly, the system of algebraic equations describing the developed permeance network is written. Then, this magnetic model is coupled to the electrical and mechanical differential equations describing the induction machine operation in presence of different faults to achieve a final system of algebro-differential equations of first order with variable coefficients whose numerical solution is provided by the iterative Newton-Raphson method. The comparison between the experimental results and simulation results obtained by the proposed model in the presence of inter-turn short circuit fault shows the relevance of the chosen method to identify the signature of this fault in the measurable quantities
Abstract FR:
Ce travail présente un modèle modulaire pour la machine asynchrone défectueuse basé sur la méthode des réseaux de perméances (MRP). Ce choix a été motivé par la nécessité de prendre en compte la saturation locale générée par les courants élevés en présence d’un défaut, notamment le défaut de court circuit inter-spires, d’un côté, et le souhait de limiter le temps de calcul de l’autre côté. Dans ce modèle, le circuit magnétique de la machine a été représenté par un ensemble de perméances (reluctances), leurs valeurs variantes en fonction de l’état magnétique de la machine. Les différents types d’équations gouvernantes le fonctionnement de la machine (magnétique, électrique et mécanique) ont été développées en expliquant les matrices de couplage entre elles de façon à parvenir à un système final matriciel d’équations algèbro-différentielles du premier ordre à coefficients non constants dont la résolution numérique est assurée par la méthode itérative de Newton-Raphson. L’étude comparative entre les résultats de mesure obtenu sur un banc dédié et les résultats de simulation obtenus par le modèle proposé en présence du défaut de court circuit inter-spires, montrent la pertinente de la méthode choisie quant à l’identification de la signature du ce défaut dans les grandeurs mesurables.