High-frequency analysis methods of inter-turn stresses in the windings of electrical machines

Cette thèse de doctorat se concentre sur la modélisation des contraintes électriques imposées par la nouvelle génération de dispositifs à semi-conducteurs sur les enroulements des machines électriques. Nous utilisons un modèle de circuit préalablement développé dont les paramètres ont été calculés à une seule fréquence, et nous l'améliorons en configurant correctement les différentes techniques d'identification des paramètres en termes de précision, de complexité de calcul et de dépendance en fréquence. Par le biais d'investigations expérimentales, nous explorons le comportement dépendant de la fréquence du couplage capacitif et justifions son omission dans le modèle. Les éléments dépendant de la fréquence sont initialement incorporés dans le domaine fréquentiel. La méthode proposée est automatique et ne nécessite pas l'utilisation de vector fitting. La précision du modèle en domaine fréquentiel est validée sur différents cas test en comparant les impédances calculées avec leurs valeurs mesurées respectives. Ensuite, le modèle fréquentiel est utilisé pour calculer la matrice d'admittance nodale, en se concentrant uniquement sur les nœuds d'intérêt pour un calcul simple des tensions nodales. Ces tensions sont ensuite transformées en domaine temporel à l'aide d'une transformée de Fourier rapide inverse. Pour évaluer la précision et la complexité du calcul, nous comparons nos résultats avec une implémentation équivalente utilisant la méthode du vector fitting. L'implémentation de la transformée de Fourier rapide inverse est automatique, deux fois plus rapide qu'une implémentation du vector fitting et prédit avec précision les surtensions en domaine temporel. Cependant, elle présente des oscillations parasites qui sont considérablement réduites par l'implémentation équivalente utilisant la méthode du vector fitting. Les tensions nodales calculées en domaine temporel sont utilisées pour déduire les tensions inter-spires, démontrant une bonne concordance avec les mesures. La méthode proposée peut être utilisée en entrée pour les différentes méthodes numériques employées dans la prédiction de la défaillance prématurée des enroulements des machines électriques

Measurement of Dielectric Constant and Cross-Sectional Variations of a Wire

A new measurement method is proposed for identifying small differences between the relative permittivity of data wires of a twisted pair used in high-data-rate USB cables with \u3c1% uncertainty. This method can also detect small variations in the cross section of the insulated wires. Both the variations are the root causes of the differential mode to common-mode conversion, skew, and possibly electromagnetic interference. The method is based on forming a coaxial structure around the insulated wire under test using metals with low melting points, such as Field\u27s metal or mercury. Using time-domain reflectometry and knowing the exact length of the structure, the dielectric constant can be derived from the propagation delay measurement. The local cross-sectional variations are detected by observing local impedance variations. Two examples are provided to verify the method and illustrate how to use the method to determine the dominant sources of skew