Assas Recherche | Conception, en prenant en compte les décharges partielles, du système d'isolation électrique des machines à forte densité de puissance destinées à la propulsion hybride de futurs avions régionaux

Conception, en prenant en compte les décharges partielles, du système d'isolation électrique des machines à forte densité de puissance destinées à la propulsion hybride de futurs avions régionaux (Document en Anglais)

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Modalités de diffusion de la thèse :

Thèse consultable sur internet, en texte intégral.

Informations sur les contributeurs

Auteur : Collin (Collin), Philippe

Collin (Collin), Philippe

Nom

Collin

Nom de naissance

Collin

Prénom

Philippe

Nationalité

Français

Date de soutenance : 03-11-2020

Directeur(s) de thèse : Malec David

Malec, David

Nom

Malec

Prénom

David

- Lefèvre Yvan

Lefèvre, Yvan

Nom

Lefèvre

Prénom

Yvan

Etablissement de soutenance : Toulouse 3

Toulouse 3

Nom

Toulouse 3

Laboratoire : Laboratoire Plasma et Conversion d'Energie (Toulouse ; 2007-....)

Laboratoire Plasma et Conversion d'Energie (Toulouse ; 2007-....)

Nom

Laboratoire Plasma et Conversion d'Energie (Toulouse ; 2007-....)

Ecole doctorale : École doctorale Génie électrique, électronique, télécommunications et santé : du système au nanosystème (Toulouse)

École doctorale Génie électrique, électronique, télécommunications et santé : du système au nanosystème (Toulouse)

Nom

École doctorale Génie électrique, électronique, télécommunications et santé : du système au nanosystème (Toulouse)

Informations générales

Discipline : Génie Electrique
Classification : Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres : Décharges partielles, Paschen, Modélisation, Eléments finis, Champ électrique, Dimensionnement, Diélectriques, Isolation électrique, SADP
Mots-clés :

Transports aériens
Moteurs électriques
Isolation électrique
Construction

Résumé : La réduction des émissions de CO2 est un enjeu majeur pour l'Europe dans les années à venir. Les transports sont aujourd'hui à l'origine de 24% des émissions globales de CO2. L'aviation ne représente que 2% des émissions globales de CO2. Cependant, le trafic aérien est en pleine expansion et, déjà, des inquiétudes apparaissent. A titre d'exemple, en Suède, depuis les années 1990, les émissions de CO2 dues au trafic aérien ont augmenté de 61%. Ce constat explique l'apparition du mouvement "Flygskam" qui se repend dans de plus en plus de pays Européen. C'est dans ce contexte que l'Union Européenne a lancé en septembre 2016 le projet Hybrid Aircraft Academic research on Thermal and Electrical Components and Systems (HASTECS). Le consortium regroupe différents laboratoires et Airbus. Ce projet s'inscrit dans le programme "Clean Sky 2" qui vise à développer une aviation plus verte. L'objectif ambitieux est de réduire de 20% les émissions de CO2 et le bruit produits par les avions d'ici 2025. Pour cela, le consortium étudie une architecture hybride de type série. La propulsion est assurée par des moteurs électriques. Deux cibles ont été définies. En 2025, les moteurs doivent atteindre une densité de puissance de 5kW/kg, système de refroidissement inclus. En 2035, la densité de puissance des moteurs sera doublée pour atteindre 10kW/kg. Pour atteindre ces cibles, le niveau de tension sera considérablement augmenté, au-delà du kilovolt. Le risque de décharges électriques dans les stators des moteurs électriques est considérablement accru. L'objectif de cette thèse est de mettre au point un outil d'aide au design du Système d'Isolation Electrique (SIE) primaire du stator de moteur électrique piloté par convertisseur. Elle est découpée en cinq parties. La première partie commence par préciser les enjeux et défis d'une aviation plus verte. Le SIE du stator de moteur électrique est développé. Enfin, les contraintes qui s'appliquent sur le SIE dans l'environnement aéronautique sont identifiées. La deuxième partie présente les différents types de décharges électriques que l'on peut retrouver. Le principal risque vient des Décharges Partielles (DP) qui détériorent peu à peu le SIE. Le principal mécanisme pour expliquer l'apparition des DP est l'avalanche électronique. Le critère de Paschen permet d'évaluer le Seuil d'Apparition des Décharges Partielles (SADP). Différentes techniques permettent de détecter et mesurer l'activité des DP. Des modèles numériques permettent d'évaluer le SADP. La troisième partie présente une méthode originale pour déterminer les lignes de champ électrique dans un problème électrostatique. Elle n'utilise qu'une formulation en potentiel scalaire. La quatrième partie présente une étude expérimentale pour établir une correction du critère de Paschen. Un bobinage de moteur électrique est très loin des hypothèses dans lesquelles ce critère a été originellement défini. Enfin, la cinquième partie est consacrée à l'élaboration de l'outil d'aide au design du SIE. Des abaques sont construites afin de fournir des recommandations sur le dimensionnement des différents isolants dans une encoche de stator. Une réduction du SADP due à une variation combinée de la température et de la pression est prise en compte.

Informations techniques

Type de contenu : Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2020TOU30116
Type de ressource : Thèse