Simulation électromécanique 3D d'un conducteur 1+6 avec prise en compte des résistances de contact inter-brins

Dans cet article, nous proposons une méthode d'analyse par éléments finis 3D, pour prédire le comportement électrique d'un conducteur (1+6). La performance d'un conducteur dépend de la nature du matériau, de son état métallurgique mais aussi de la résistance électrique des zones de contact inter-fils. Dans ce travail, une première analyse mécanique permet de reproduire le processus de câblage pour déterminer les déformations élasto-plastiques des fils, la forme et les forces de pressions dans les interfaces de contact. Une seconde analyse électrique est menée pour déterminer la résistance électrique du conducteur déformé. La résistance de contact tangentielle et radiale est alors prise en compte. </p

Dependence of the Contact Resistance on the Design of Stranded Conductors

During the manufacturing process multi-strand conductors are subject to compressive force and rotation moments. The current distribution in the multi-strand conductors is not uniform and is controlled by the transverse resistivity. This is mainly determined by the contact resistance at the strand crossovers and inter-strand contact resistance. The surface layer properties, and in particular the crystalline structure and degree of oxidation, are key parameters in determining the transverse resistivity. The experimental set-ups made it possible to find the dependence of contact resistivity as a function of continuous working stresses and cable design. A study based on measurements and numerical simulation is made to identify the contact resistivity functions

Voltage distribution in the windings of high temperature inverter-fed motors

International audiencePurpose High-temperature (HT°) motors are made with inorganic coils wound with a ceramic-coated wire. They must be carefully designed because the HT° insulating materials have a lower breakdown voltages than the polymers used for insulating standard machines. Design/methodology/approach The voltage distribution between stator coils is computed with high-frequency (HF) equivalent circuits that consider the magnetic couplings and the stray capacitances. Two time scales are used for getting a fast computation of very short voltage spikes. For the first step, a medium time scale analysis is performed considering a simplified equivalent circuit made without any stray capacitance but with the full PWM pattern and the magnetic couplings. For the second step, a more detailed HF equivalent circuit computes voltage spikes during short critical time windows. Findings The computation made during the first step provides the critical time windows and the initial values of the state variables to the second one. The rise and fall time of the electronic switches have a minor influence on the maximum voltage stress. Conversely, the connection cable length and the common-mode capacitances have a large influence. Research limitations/implications HF equivalent circuits cannot be used with random windings but only to formed coils that have a deterministic position of turns. Practical implications The proposed method can be used designing of HT° machine windings fed by PWM inverter and for improving the coils of standard machine used in aircraft’s low-pressure environments. Originality/value The influence of grounding system of the DC link is considered for computing the voltage spikes in the motor windings

Influence of PWM drive grounding connections on voltage stresses endured by the motor insulation

International audienceThe higher switching speed of the new generations of electronic power components raises new challenges, for designing the Electrical Insulation System (EIS) of machines. The paper propose an analysis of the influence of the drive grounding connections on the short voltage spikes appearing between the neutral point of the winding and the motor frame. These voltage spikes are a part of the voltage stress that the EIS must withstand because these short voltage spikes are transmitted to the windings by the motor common mode capacitances

Modelowanie pola elektromagnetycznego w rdzeniach anizotropowych

[...] Prezentowana monografia jest wynikiem wieloletnich badań, prowadzonych przez autorów w Laboratorium LSEE Uniwersytetu Artois w Bethune we Francji oraz w Instytucie Mechatroniki i Systemów Informatycznych Politechniki Łódzkiej, dotyczących modelowania i pomiarów pól magnetycznych w zblachowanych i złożonych strukturach. Ze względu na to, że opracowana monografia adresowana jest do pracowników nauki, uczestników studiów podyplomowych i doktorantów, zawarto w niej zarówno ogólną wiedzę dotyczącą zjawisk fizycznych w materiałach magnetycznych, tak z punktu widzenia struktury atomu, jak i cząsteczek, domen magnetycznych oraz podejścia makro. Szczególną uwagę zwrócono na zjawisko anizotropii magnetycznej. Zrozumienie zjawisk fizycznych zachodzących w. materiałach magnetycznych pozwala na tworzenie prawidłowych modeli oraz co najważniejsze prawidłowe stosowanie uproszczeń. Najobszerniejsza część pracy jest poświęcona różnym metodom homogenizacji. Ciekawym aspektem pracy jest prezentacja pomierzonych charakterystyk w kierunku normalnym do powierzchni blachy dla różnego rodzaju materiałów: anizotropowych, izotropowych oraz amorficznych. Autorom udało się pomierzyć i zidentyfikować charakterystyki dla całego zakresu pól aż do pełnego nasycenia. Wszystkie wyniki symulacji trójwymiarowej i dwuwymiarowej z użyciem homogenizacji zostały porównane z wynikami pomiarów. Szeroko omówiono wpływ prądów wirowych na rozkład pola w zblachowanych strukturach. Rozdziały monografii: piąty - dotyczący metod homogenizacji, oraz siódmy - dotyczący pomiaru charakterystyki normalnej do powierzchni blachy opracowała Ewa Napieralska Juszczak. Pozostałe rozdziały zawierające wyniki badań własnych zostały opracowane wspólnie, z tym, że wszystkie obliczenia polowe zostały wykonane przez K. Komęzę.[...

Influence of the earth connections of the PWM drive on the voltage constraints endured by the motor insulation

Abstract The high electrical stresses in the Electrical Insulation Systems of machines fed by pulse width modulation (PWM) inverters remain a limitation of the lifetime. The stress is caused by repetitive over voltages caused by the short switching times of the PWM inverter power electronic circuit. This paper provides measurements made on an industrial drive connected to the grid with standard cables that include a ground connection wire, following the current standards. The phase-to-phase, phase-to-neutral, and neutral-to-ground voltages are measured focusing on short and repetitive voltage spikes. The causes of these voltage spikes are analyzed using a high frequency equivalent circuit of the whole drive, including the earthing system. The simulations are made with the well-known SPICE circuit simulator. This study focuses on the common-mode currents flowing in the earthing connections and its influence on voltage spikes. A solution that can reduce significantly the phase-to-neutral voltage spikes is proposed