Contribution au calcul électromagnétique et thermique des machines électriques - Application à l’étude de l’influence des harmoniques sur l’échauffement des moteurs asynchrones

Overheating of electrical machines has a considerable impact on their life duration. So, the knowledge of the temperature distribution inside the machine is primordial. Furthermore, association of machines with static converters has become classic but contributes to losses increase due to harmonics injection. It is then also important to determine their contribution to system heating.The work presented here details electric, magnetic and thermal analysis of an induction motor subjected to sinusoidal and non sinusoidal supply. Waveform of current and distribution of magnetic induction are determined to locate exactly the losses in the machine. Temperature rise is then calculated in the machine. Equivalent physical properties are determined by inverse problem, particularly as regards to bundles of conductors.Tools developed for simulations and results of calculations are validated by experimental measurements. An instrumented installation is used to validate the technique for equivalent properties determination. A machine equipped with thermocouples allows the measurement of temperatures in the stator as in the rotor.Les surchauffes des machines électriques ont un impact considérable sur leur durée de vie. C’est pourquoi il est important de connaître la distribution des températures qu’elles subissent. De plus, l’association des machines avec des convertisseurs statiques est devenue classique mais contribue à l’augmentation des pertes par injection d’harmoniques. Il est donc tout aussi important de déterminer leur contribution à l’échauffement du système.Le travail présenté ici détaille une analyse électrique, magnétique et thermique d’un moteur asynchrone soumis à une alimentation sinusoïdale ou non. La forme d’onde du courant et la répartition de l’induction magnétique dans la machine sont déterminées afin de situer précisément les pertes. L’évolution de la température est alors calculée dans la machine. Les propriétés physiques équivalentes sont déterminées par problème inverse, en particulier en ce qui concerne les enroulements. Les outils développés pour les simulations et les résultats des calculs sont validés par desmesures expérimentales. Une installation instrumentée est utilisée pour valider la technique de détermination des propriétés. Une machine équipée de thermocouples permet la mesure de températures au stator comme au rotor