Modélisation par éléments finis d’une machine linéaire tubulaire et réalisation du prototype
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Date
2013
Authors
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Publisher
Université Mouloud Mammeri
Abstract
Les entrainements électriques pénètrent progressivement, depuis plusieurs années dans tous les domaines de la société, dans un nombre croissant d’application et pour divers raisons, on souhaite de transmettre directement les efforts à la charge mécanique, on parle alors des entrainements directes. De nous jours, la conception des dispositifs électromagnétiques tels que les machines électriques, les appareils de coupure, les appareils à haute tension. Les machines linéaires nécessitent la modélisation des différents phénomènes physiques, de tels systèmes font l’interaction entre deux domaines : l’électromagnétisme et la mécanique par l’intermédiaire des forces . La modélisation de la machine linéaire tubulaire réside principalement dans l’évolution de sa force électromagnétique, le déplacement de la charge ainsi que la vitesse cinétique. Cette présente étude s’articule sur cinq chapitres : Le premier chapitre est consacré à la présentation des généralités sur les machines linéaires. Le deuxième chapitre présente les équations de MAXWELL et les lois fondamentales de l’électromagnétisme, qui permettent la formulation des équations électromagnétiques de tout système physique. Le troisième chapitre traite les différentes méthodes de résolutions, dans notre travail nous nous sommes basé sur la méthode des éléments finis à fin de modélisé notre machine. Le quatrième chapitre présente un rappel sur les grandeurs magnétiques, leurs naissances et les relations qui les liens. Nous sommes également intéressés aux principaux groupes de matériaux magnétiques, et les pertes magnétiques sont également abordées. Le dernier Chapitre sera consacré à la modélisation et l’interprétation des résultats obtenus. Enfin, nous terminerons notre travail par une conclusion générale. L’objectif de ce mémoire consiste en la modélisation par éléments finis d’une machine linéaire tubulaire en vue de la réalisation de prototype. Pour cela l’influences des différents paramètres (la langueur de l’encoche, type d’alimentation, la position de l’induit et sa longueur ainsi que la densité du courant), sur les différentes grandeurs telles que la force de poussé d’un moteur linéaire tubulaire, la vitesse et le déplacement de la charge sera mise ne évidence afin d’arriver à une conception optimale. Pour parvenir à réussir la partie modélisation de la machine, la méthodologie suivie concerne une recherche bibliographique approfondie avec une présentation de l’état de l’art sur la modélisation du moteur linéaire par éléments finis. Puis on s’est intéressé à la méthode de calcul exploitant une technique analytique-empirique. Un exemple de structure de la machine a été choisi et les caractéristiques géométriques correspondantes ont été calculées. La structure géométriques ainsi obtenue a été exploitée dans un calcul par éléments finis pour évoluer le déplacement de la charge, sa vitesse, et sa force de poussé produite par la machine en utilisant un programme écrit sous environnement Matlab qui réalise le couplage des phénomènes électromagnétique et mécanique. Après avoir obtenu un modèle numérique jugé satisfaisant sa realisation devient une phase primordiale pour mettre on évidence d’éventuelles imperfections. La réalisation du prototype a permit de vérifier et d’appuyer les résultats obtenus par la simulation. La réussite du prototype réalisé au sein du laboratoire d’électrotechnique Q-ETH a été une bonne base des données, qui confirme les résultats obtenus en réalisant la simulation d’un dispositif électromagnétique équivalent en mettant en évidence l’effet de différentes grandeurs telles que la langueur de l’induit, la densité du courant, la position de l’induit, la langueur de l’encoche et le type d’alimentation sur les performances de ce type de machine électrique qui reste un domaine d’innovation et de recherche d’actualité. D’après les résultats obtenus à partir des essais effectués sur la machine linéaire tubulaire que nous avons réalisée, on peut conclure que pour obtenir une force de poussée élevée, une grande vitesse, et un déplacement important, il faut nécessairement augmenter le nombre d’encoches, le rapport cuivre/tôle élevé, alimenter le dispositif avec un champ glissent, positionner l’induit est sur la première encoche, et une densité du courant importante. Enfin nous souhaitons que les promotions à venir puissent compléter ce modeste travail, avec des meilleurs moyens pour des résultats complémentaires et une analyse approfondie
Description
95 f. : ill. ; 30 cm. (+ CD-Rom)
Keywords
Machine linéaire tubulaire, Entrainement direct, Modélisation, Méthode des éléments finis, Performances de la machine.
Citation
Entrainements Electriques