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Une nouvelle thèse a été soutenue avec succès le 14 Décembre dernier au LSEE (Faculté des Sciences Appliquées – Béthune) par Vasile MIHAILA.

Sa thèse qui a pour titre :

Nouvelle conception des bobinages statoriques des machines à courant alternatif pour réduire les effets négatifs des dV/dt.

a été encadrée par le Professeur Daniel ROGER ; en partenariat avec le Groupe SAFRAN (Hispano-Suiza & Messier-Bugatti-Dowty).

Vasile MIHAILA est né en Moldavie en 1985. Il obtient le diplôme de licence et master en Génie Électrique à l’Université Technique de Moldavie (UTM). Il rejoint le laboratoire LSEE en 2008 pour réaliser cette thèse de doctorat.
Vasile poursuit sa carrière au sein du LSEE pour approfondir ses travaux dans le cadre du projet Clean Sky, sur le thème : « Reliability assessment of key technologies for high temperature electrical machines – HT° Motor windings ».

Résumé :

Bobinages statoriquesL’émergence du concept d’un avion plus électrique implique une refonte en profondeur des réseaux embarqués. L’axe principalement développé repose sur une augmentation de la tension du réseau et un passage au bus continu. Le contrôle des actionneurs électriques embarqués passe alors par l’utilisation massive de convertisseurs électroniques qui vont imposer des fronts de tension très raides et des contraintes particulières aux enroulements des machines.Les oscillations pseudopériodiques qui suivent ces fronts raides sont à l’origine de champs électriques intenses qui peuvent dépasser le seuil d’apparition des décharges partielles (PDIV) et de ce fait provoquer une dégradation rapide des isolants classiques qui sont à base de polymères.

Le travail effectué dans cette thèse est centré sur l’étude d’une nouvelle méthode de conception des bobinages permettant la réduction des problèmes de décharges partielles. Un dispositif expérimental mis au point dans ce cadre reproduit les contraintes imposées par des convertisseurs modernes et permet de mesurer les tensions inter-spires d’une bobine.

L’étude expérimentale met en évidence les phénomènes à prendre en compte avec ce type d’alimentation et donne une première idée des axes d’optimisation envisageables. Un modèle prédictif capable de donner la distribution des tensions inter-spires, en réponse à un front raide de tension, aide à identifier les points critiques. Les paramètres constitutifs de ce modèle ont été déterminés en utilisant des méthodes analytiques, expérimentales et numériques.

Compte tenu de la complexité du modèle, un outil numérique automatisé a été élaboré afin de simuler le modèle des bobines étudiées. Plusieurs types de bobinage ont été analysés et optimisés avec succès. Cette optimisation consiste à diminuer la tension inter-spires en agissant sur l’arrangement des fils dans les encoches. L’utilisation des bobines optimisées avec cette méthode permet d’envisager une nette amélioration de la fiabilité des machines électriques.

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