THÈSE En vue de l obtention du
300 pages
Français

Découvre YouScribe en t'inscrivant gratuitement

Je m'inscris

THÈSE En vue de l'obtention du

-

Découvre YouScribe en t'inscrivant gratuitement

Je m'inscris
Obtenez un accès à la bibliothèque pour le consulter en ligne
En savoir plus
300 pages
Français
Obtenez un accès à la bibliothèque pour le consulter en ligne
En savoir plus

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
THÈSE En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L'UNIVERSITÉ DE TOULOUSE Délivré par l'Institut National Polytechnique de Toulouse Discipline ou spécialité : Génie électrique JURY M. Hubert RAZIK (Président du jury) M. Guy CLERC (Rapporteur) Mme. Nadine MARTIN (Rapporteur) M. Stefan CAPITANEANU (Examinateur) Mme. Marie CHABERT (Examinateur) M. Jérémi REGNIER (Co-encadrant de thèse) M. Jean FAUCHER (Directeur de thèse) Ecole doctorale : Génie Electrique, Electronique, Télécommunications Unité de recherche : Laboratoire LAPLACE - UMR5213 Directeur de Thèse : M. Jean FAUCHER Présentée et soutenue par Baptiste TRAJIN Le 1 Décembre 2009 Titre : Analyse et traitement de grandeurs électriques pour la détection et le diagnostic de défauts mécaniques dans les entraînements asynchrones Application à la surveillance des roulements à billes

  • diagnostic de défauts mécaniques dans les entraînements asynchrones

  • methode de surveillance

  • génie electrique

  • distribution de wigner-ville

  • traitement de grandeurs électriques pour la détection


Sujets

Informations

Publié par
Publié le 01 décembre 2009
Nombre de lectures 85
Langue Français
Poids de l'ouvrage 4 Mo

Extrait

THÈSE
En vue de l'obtention du
DDOOCCTTOORRAATT DDEE LL’’UUNNIIVVEERRSSIITTÉÉ DDEE TTOOUULLOOUUSSEE
Délivré par l'Institut National Polytechnique de Toulouse
Discipline ou spécialité : Génie électrique
Présentée et soutenue par Baptiste TRAJIN
Le 1 Décembre 2009
Titre : Analyse et traitement de grandeurs électriques pour la détection et le diagnostic
de défauts mécaniques dans les entraînements asynchrones
Application à la surveillance des roulements à billes
JURY
M. Hubert RAZIK (Président du jury)
M. Guy CLERC (Rapporteur)
Mme. Nadine MARTIN (Rapporteur)
M. Stefan CAPITANEANU (Examinateur)
Mme. Marie CHABERT (Examinateur)
M. Jérémi REGNIER (Co-encadrant de thèse)
M. Jean FAUCHER (Directeur de thèse)
Ecole doctorale : Génie Electrique, Electronique, Télécommunications
Unité de recherche : Laboratoire LAPLACE - UMR5213
Directeur de Thèse : M. Jean FAUCHERR´esum´e
Les entraˆınements ´electriques `a base de machine asynchrone sont largement
utilis´es dans les applications industrielles en raison de leur faible couˆt, de leurs
performances et de leur robustesse. Cependant, des modes de fonctionnement
d´egrad´espeuventapparaˆıtredurantlaviedelamachine.L’unedesraisonsprincipales
decesd´efaillancesrestelesd´efautsderoulements`abilles.Afind’am´eliorerlasuˆret´e
defonctionnementdesentraˆınements,dessch´emasdesurveillancepeuventˆetremis
en place afin d’assurer une maintenance pr´eventive.
Cetravaildeth`esetraitedelad´etectionetdudiagnosticdesd´efautsm´ecaniques
et plus particuli`erement des d´efauts de roulements dans une machine asynchrone.
G´en´eralement, une surveillance vibratoire peut ˆetre mise en place. Cette m´ethode
de surveillance est cependant souvent ch`ere du fait de la chaˆıne de mesure. Une
approche, bas´ee sur l’analyse et le traitement des courants statoriques, est alors
propos´ee, afin de suppl´eer `a l’analyse vibratoire. L’´etude est bas´ee sur l’existence
et la caract´erisation des effets des oscillations du couple de charge sur les courants
d’alimentation. Un sch´ema de d´etection est alors introduit pour d´etecter diff´erents
types de d´efauts de roulements. De plus, des variables m´ecaniques, telles que la
vitesse ou le couple, sont´egalement reconstruites afin de fournir une indication sur
la pr´esence de d´efauts de roulements. Par ailleurs, un diagnostic des modulations
descourantsstatoriquesestpropos´e,enr´egimepermanentetenr´egimetransitoire,
quel que soit le rapport entre les fr´equences porteuse et modulante. Les m´ethodes
´etudi´ees sont la transform´ee de Hilbert, la transform´ee de Concordia, l’amplitude
et la fr´equence instantan´ees ainsi que la distribution de Wigner-Ville.
Mots-clefs
• Machine asynchrone • Surveillance et diagnostic
• D´efauts m´ecaniques • D´efauts de roulements
• Oscillations du couple de charge • Analyse spectrale
• Observateur d´eterministe • Distribution de Wigner-Ville
iAbstract
Asynchronousdrivesarewidelyusedinmanyindustrialapplicationsbecauseof
their low cost, high performance and robustness. However, faulty operations may
appear during the lifetime of the system. The most frequently encountered faults
in asynchronous drives come from rolling bearings. To improve the availability and
reliability of the drives, a condition monitoring may be implemented to favor the
predictive maintenance.
This Ph.D. thesis deals with detection and diagnosis of mechanical faults,
particularly rolling bearings defects in induction motors. Traditionally, bearing
moni-
toringissupervisedusingvibrationanalysis.Measuringsuchquantitiesisoftenexpensiveduetothemeasurementsystem.Anotherapproach,basedonstatorcurrent
analysis, is then proposed. The characterization of load torque oscillation effects
onstatorcurrentsisstudied.Adetectionschemeisthenproposedtodetectseveral
types of bearing faults. Moreover, mechanical variables, such as rotating speed or
torque, are estimated in order to detect bearings defects. In addition, a diagnosis
of stator currents modulations is proposed, in steady and transient state, whatever
the career and modulation frequencies. Hilbert transform, Concordia transform,
instantaneous amplitude and frequency are studied. The Wigner-Ville distribution
is used in transient state.
Mots-clefs
• Induction motor • Condition monitoring
• Mechanical defects • Bearing faults
• Load torque oscillations • Spectral analysis
• Deterministic observer • Wigner-Ville distribution
iii
Remerciements
Lestravauxpr´esent´esdanscem´emoireont´et´er´ealis´esauLAboratoirePLAsma
etConversiond’Energie(LAPLACE)a`l’EcoleNationaleSup´erieured’Electrotechnique, d’Electronique, d’Informatique, d’Hydraulique et des T´el´ecommunications
(ENSEEIHT) de l’Institut National Polytechnique de Toulouse au sein du groupe
COmmande et DIAgnostic des Syst`emes Electriques (CODIASE), plus
particuli`erement dans l’´equipe Traitement de l’Information, Mod´elisation, SUrveillance et
Diagnostic (TIMSUD).
Tout d’abord, je voudrais remercier Monsieur Maurice Fadel, directeur du
LAPLACE site ENSEEIHT pour l’accueil qu’ils m’ont r´eserv´e au sein du
laboratoire. Je remercie ´egalement Monsieur Pascal Maussion, responsable du groupe
CODIASE, pour son accueil, son ouverture d’esprit et son cˆot´e humaniste.
Je voudrais ´egalement remercier tous les membres du jury :
– Monsieur Hubert Razik, Professeur des universit´es au laboratoire AMPERE,
Lyon, pour m’avoir fait l’honneur de pr´esider le jury. J’ai beaucoup appr´eci´e
son int´erˆet pour notre travail ainsi que les ´echanges que nous avons pu avoir
en dehors du cadre de cette th`ese.
– Madame Nadine Martin, Directeur de Recherche CNRS au Laboratoire
Grenoble Images Parole Signal Automatique (GIPSA), pour avoir accept´e la
lourde tˆache de rapporteur. J’ai beaucoup appr´eci´e son int´erˆet pour notre
travail et les remarques tr`es constructives que l’on a pu ´echanger.
– Monsieur Guy Clerc, Professeur des universit´es au laboratoire AMPERE,
pour avoir accept´e d’ˆetre rapporteur, pour ses commentaires et remarques
constructives par rapport au m´emoire, ainsi que pour son grand int´erˆet pour
notre travail.
– MonsieurStefanCapitaneanu,Ing´enieura`Schneider-ToshibaInverter,d’avoir
particip´e `a ce jury en tant qu’examinateur, d’avoir port´e autant d’int´erˆet `a
nos travaux et ´egalement, d’avoir, au travers de son exp´erience industrielle,
apport´e son avis sur la pertinence de notre approche et de nos r´esultats.
– Madame Marie Chabert, Maˆıtre de Conf´erences `a l’ENSEEIHT, pour sa
collaboration efficace, toujours agr´eable et motivante, a` ces travaux de th`ese.
J’ai beaucoup appr´eci´e de travailler avec elle, aussi bien en recherche qu’en
enseignement ou` j’ai pu profiter de ses nombreux talents.
vvi Remerciements
– Monsieur J´er´emi Regnier, Maˆıtre de Conf´erences `a l’ENSEEIHT, pour le
coencadrement de cette th`ese. Je voudrais le remercier pour sa gentillesse et sa
disponibilit´e malgr´e mon mauvais caract`ere. Grˆace a` sa motivation, ca¸ a ´et´e
un r´eel plaisir que de travailler ensemble pendant ces trois ans. Je le remercie
´egalement pour les nombreuses relectures d’articles et de ce m´emoire dans
lesquelles il s’investissait `a 200%. Qu’il se rassure, il restera toujours mon
«chef».
– Monsieur Jean Faucher, Professeur des Universit´es a` l’ENSEEIHT, qui a
dirig´e ces travaux de th`ese. Je voudrais lui exprimer toute ma gratitude pour
la grande confiance et la libert´e qu’il m’a accord´e durant ces trois ann´ees.
Merci de m’avoir propos´e un sujet tr`es enrichissant, de m’avoir encourag´e
vers de nouvelles directions.
Mes remerciements vont ´egalement au personnel technique du laboratoire et
de l’´ecole : Jean-Marc Blaqui`ere, Jacques Luga, Didier Ginibri`ere, Sylvain Vinnac,
Olivier Durrieu de Madron, Robert Larroche, pour leur aide et leurs conseils dans
de nombreux domaines. Comment ne pas non plus remercier les personnels
administratifs, qui par leur gentillesse et leur disponibilit´e ont su me faciliter toutes
les tˆaches administratives bien complexes. Un grand merci donc `a Fatima Mebrek,
Val´erie Schwarz, C´ecile Daguillanes, Catherine Moll Mazella, Christine Domecq
ainsi qu’Elisabeth Merlo qui g`ere `a merveille le d´epartement GEA. Enfin, une
d´edicace particuli`ere aux informaticiens, sans qui rien n’est possible, qui r´ealisent des
miracles tous les jours pour nous permettre de travailler en toute qui´etude : Jean
Hector, Jacques Benaioun et David Bonnafous qui ont r´eussi `a r´ecup´erer tous les
fichiers informatiques de ce m´emoire, deux semaines avant la soutenance, suite `a
une grossi`ere erreur de ma part.
Je remercie ´ega

  • Univers Univers
  • Ebooks Ebooks
  • Livres audio Livres audio
  • Presse Presse
  • Podcasts Podcasts
  • BD BD
  • Documents Documents