AC Variable-Speed Drives and Noise of Magnetic Origin: A Strategy to Control the PWM Switching Effects

The presented developments concern the definition of a method to characterize simply the pulse width-modulated (PWM) switching three-phase harmonic systems. This characterization, which makes it possible to control the components generated by the switching anticipating the negative effects possibly generated, is exploited in the context of reducing the noise of magnetic origin that can affect the operating of AC variable speed drives

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

Estimation non invasive du couple électromagnétique des machines AC

International audienceLe papier présente deux méthodes non intrusives de détermination du couple électromagnétique des machines AC directement connectées au réseau. Les grandeurs exploitées sont le courant absorbé ainsi que le champ magnétique rayonné par la machine qui, lorsqu'il est mesuré avec des capteurs placés et orientés à des endroits spécifiques autour de la carcasse, permet d'extraire des informations sur l'état de charge de la machine. Des résultats expérimentaux portent sur une machine asynchrone pour laquelle il est montré qu'une image fine de l'évolution du couple électromagnétique peut être extraite avec les méthodes proposées. L'originalité porte également sur la technique de calibration de la seconde méthode qui donne une estimation plus précise du couple électromagnétique

Non Invasive Sensors for Monitoring the Efficiency of AC Electrical Rotating Machines

This paper presents a non invasive method for estimating the energy efficiency of induction motors used in industrial applications. This method is innovative because it is only based on the measurement of the external field emitted by the motor. The paper describes the sensors used, how they should be placed around the machine in order to decouple the external field components generated by both the air gap flux and the winding end-windings. The study emphasizes the influence of the eddy currents flowing in the yoke frame on the sensor position. A method to estimate the torque from the external field use is proposed. The measurements are transmitted by a wireless module (Zig-Bee) and they are centralized and stored on a PC computer

Contrôle et analyse du comportement fréquentiel de machines électriques tournantes

The manuscript resume our research focused on the control and on the frequency analyse of electrical equipments, in a wide range of frequencies : from DC to HF. The first chapter is dedicated to the characterization and the modeling of DC power cables in order to optimize the consumption of copper or aluminum during the manufacturing of energy transmission cables. The second chapter presents methods of energy diagnostics for AC electrical rotating machines by analyzing the fundamental component of the stator current and the external flux. Then, in a second step, we extend the diagnosis to fault detection by analysis of the fundamental and medium frequency harmonic components of different signals : external flux, vibrations and current of the machine. The third chapter describes several methods whose objective is to significantly reduce the acoustic noise of induction machines by controlling flux density harmonicsup to \SI{10}{\kHz}. The fourth chapter describes the LF / HF behavior of machines subjected to HF excitation inorder to estimate their global temperature. This original method is based on the thermal behavior of themachine insulation. In the fifth chapter, the diagnostic methods exposed in the second chapter are deployed in an industrial environment by means of on-board "low-cost" systems communicating in the \SI{2,4}{\GHz} frequency band. Numerous on-site measurement campaigns show that the technological transfer of analytical laboratory methods is possible even in harsh industrial environments. A third part closes the manuscript with a review of my research activities and exposes short and medium term research perspectives based on the work previously carried out.Le manuscrit synthétise des travaux axés sur le contrôle et l’analyse fréquentielles de signaux électriques et magnétiques d’équipements électriques. Les fréquences auxquelles on s’intéresse s’étendent sur une large plage, du DC à la HF. Le premier chapitre est dédié à la caractérisation et à la modélisation de câbles de puissance en DC dans le but d’optimiser la consommation de cuivre ou d’aluminium lors de la confection de câbles de transport d’énergie. Le deuxième chapitre développe des méthodes de diagnostics énergétiques de machine électriques tournantes par analyse de la composante fondamentale du courant statorique et du flux de dispersion. Puis, dans un second temps, nous étendons le diagnostic à la détection de défaut par analyse des composantes fondamentale et harmoniques de moyenne fréquence de plusieurs grandeurs, flux de dispersion, vibrations et courant d’alimentation de la machine. Le troisième chapitre expose plusieurs méthodes dont l’objectif est de réduire le bruit acoustique de machines asynchrone par contrôle des harmoniques d’induction jusque 10 kHz. Le quatrième chapitre décrit le comportement LF/HF de machines soumis à une excitation HF afin d’estimer leur température globale. Cette méthode originale est basée sur le comportement thermique des isolants de la machine. Dans le cinquième chapitre, les méthodes de diagnostics exposées dans le deuxième chapitre sont déployées en milieu industriel par le biais de systèmes embarqués "low-cost" et communicants dans la bande de fréquences de 2,4 GHz. De nombreuses campagnes de mesures sur site montrent que le transfert technologique des méthodes analytiques de laboratoire est possible même dans des environnements industriels sévères. Une troisième partie clos le manuscrit par un bilan de mes activités de recherche et expose des perspectives de recherche à court et moyen termes basées sur les travaux jusqu’alors réalisés

Contrôle et analyse du comportement fréquentiel de machines électriques tournantes

The manuscript resume our research focused on the control and on the frequency analyse of electrical equipments, in a wide range of frequencies : from DC to HF. The first chapter is dedicated to the characterization and the modeling of DC power cables in order to optimize the consumption of copper or aluminum during the manufacturing of energy transmission cables. The second chapter presents methods of energy diagnostics for AC electrical rotating machines by analyzing the fundamental component of the stator current and the external flux. Then, in a second step, we extend the diagnosis to fault detection by analysis of the fundamental and medium frequency harmonic components of different signals : external flux, vibrations and current of the machine. The third chapter describes several methods whose objective is to significantly reduce the acoustic noise of induction machines by controlling flux density harmonicsup to \SI{10}{\kHz}. The fourth chapter describes the LF / HF behavior of machines subjected to HF excitation inorder to estimate their global temperature. This original method is based on the thermal behavior of themachine insulation. In the fifth chapter, the diagnostic methods exposed in the second chapter are deployed in an industrial environment by means of on-board "low-cost" systems communicating in the \SI{2,4}{\GHz} frequency band. Numerous on-site measurement campaigns show that the technological transfer of analytical laboratory methods is possible even in harsh industrial environments. A third part closes the manuscript with a review of my research activities and exposes short and medium term research perspectives based on the work previously carried out.Le manuscrit synthétise des travaux axés sur le contrôle et l’analyse fréquentielles de signaux électriques et magnétiques d’équipements électriques. Les fréquences auxquelles on s’intéresse s’étendent sur une large plage, du DC à la HF. Le premier chapitre est dédié à la caractérisation et à la modélisation de câbles de puissance en DC dans le but d’optimiser la consommation de cuivre ou d’aluminium lors de la confection de câbles de transport d’énergie. Le deuxième chapitre développe des méthodes de diagnostics énergétiques de machine électriques tournantes par analyse de la composante fondamentale du courant statorique et du flux de dispersion. Puis, dans un second temps, nous étendons le diagnostic à la détection de défaut par analyse des composantes fondamentale et harmoniques de moyenne fréquence de plusieurs grandeurs, flux de dispersion, vibrations et courant d’alimentation de la machine. Le troisième chapitre expose plusieurs méthodes dont l’objectif est de réduire le bruit acoustique de machines asynchrone par contrôle des harmoniques d’induction jusque 10 kHz. Le quatrième chapitre décrit le comportement LF/HF de machines soumis à une excitation HF afin d’estimer leur température globale. Cette méthode originale est basée sur le comportement thermique des isolants de la machine. Dans le cinquième chapitre, les méthodes de diagnostics exposées dans le deuxième chapitre sont déployées en milieu industriel par le biais de systèmes embarqués "low-cost" et communicants dans la bande de fréquences de 2,4 GHz. De nombreuses campagnes de mesures sur site montrent que le transfert technologique des méthodes analytiques de laboratoire est possible même dans des environnements industriels sévères. Une troisième partie clos le manuscrit par un bilan de mes activités de recherche et expose des perspectives de recherche à court et moyen termes basées sur les travaux jusqu’alors réalisés

High-power density induction machines with increased windings temperature

International audienceAbstract The increase of the operating temperature of electrical machines is a major challenge in the context of the large-scale use of electricity in many industrial or individual applications such as mobility. Indeed, working at higher temperatures makes it possible to place electrical actuators in critical areas – such as aircraft engines, for example – and/or to significantly improve the power-to-weight ratio of the machine. For several applications (deep pumping, ventilation, etc.), the use of the induction machine is still preferred due to cost, simplicity and robustness essentially. The objective of this study is to estimate the possibilities of making a high-temperature squirrel cage induction machine. A significant increase in the operating temperature of a machine would indirectly allow us to envisage an increase in the current density in the active conductors and thus a significant improvement in the power-to-weight ratio. However, this is at the sacrifice of efficiency. The aim of this study is to evaluate this decrease in efficiency correlated with the increase in the temperature to find the best compromise according to the relevant applications. An analytic sizing model has been proposed for the prediction of losses, which will be coupled with a thermal model to predict the temperature in different parts of the machine. This study presents essential information on the influence of temperature on the parameters important for the performance of an induction machine

Energy harvesting from the external magnetic flux generated by AC electrical rotating machines

International audienc

Microwave Interstitial Hyperthermia Controlled By Microwave Radiometry: Modelling Of The Temperature Increasing Versus Time

International audienc