Banc d’essai pour l’étude des défauts d’excentricité dans la machine électrique, dans l’arbre de transmission, dans les engrenages, dans les roulements, dans les accouplements, …
– Banc d’essai à échelle réduite 1/550 pour l’énergie éolienne avec machine à induction à rotor bobiné.
– Banc d’essai à échelle réduite 1/125 pour l’énergie éolienne avec génératrices électriques tolérantes aux défauts (mécaniques et électriques).
Banc d’essai avec deux machines à induction à cage de 11kW pour l’étude de défauts au stator et au rotor (1998).
Ce banc d’essai a été financé par la Commission Européenne à travers le projet de mobilité TMR (Training and Mobility of Researchers) de notre équipe avec l’Université d’Oviedo à Gijon (Espagne) et ayant pour titre « Modelling of induction Machines for Monitoring and Diagnostics » (Contrat no. ERBFMBICT 972072). Ce banc a été conçu en collaboration avec le laboratoire du Groupe de Recherche sur le Diagnostic des Machines et des Installations Electriques (DIMIE) de l’Université d’Oviedo où il est installé.
Ce banc d’essai est constitué de deux machines à induction à cage de 11kW, 230V/400V, 50Hz, 1460tr/min, 36 encoches au stator, 28 encoches au rotor, 36 spires par enroulement, 4 pôles. L’une des deux machines sert de référence et l’autre a été rebobinée pour introduire de court-circuits sur l’un des deux circuits parallèles d’une phase. Les court-circuits peuvent aller d’une à 6 spires et sont étudiés à différents niveaux de charge. Ce banc est instrumenté avec des capteurs de tension, de courant et de flux de dispersion qui ont une bande passante de 20kHz et qui sont associés à un système d’acquisition à 12 bits intégré à un ordinateur personnel (PC).
Banc d’essai comparatif avec deux machines à induction à cage de 1,8kW/1,1kW, 4/6 pôles pour l’étude d’un défaut naissant au rotor (1999).
Ce banc d’essai, réalisé en collaboration avec EDF R&D, est constitué de deux machines à induction à cage de 1,8kW/1,1kW, 400V, 50Hz, 1460tr/min/960tr/min, 4/6 pôles, l’une est en bon état et sert de référence et l’autre a une barre percée à moitié pour simuler le début de rupture d’une barre au rotor. Ce banc d’essai a un frein commun aux deux machines afin d’avoir la même dynamique mécanique. Il a été utilisé pour l’évaluation de deux appareils de diagnostic du commerce et sert actuellement pour le test de nouvelles méthodes de détection des défauts naissants au rotor.
Banc d’essai comparatif avec deux machines à induction à cage de 18,5kW, 4 pôles pour l’étude des défauts au stator et au rotor (2001).
Ce banc d’essai, réalisé en collaboration avec EDF R&D, est constitué de deux machines à induction à cage de 18,5kW, 400V/690V, 50Hz, 1456tr/min, 48 encoches au stator, 40 encoches au rotor, 4 pôles, l’une est en bon état et l’autre a eu successivement une et trois barres percées sur la hauteur pour simuler la rupture totale des barres au rotor. Plus récemment, cette dernière machine a été rebobinée au rotor pour l’étude des court-circuits également. Ce banc d’essai a un frein commun aux deux machines afin d’avoir une dynamique identique. Il est utilisé pour l’évaluation de nouvelles méthodes de détection de défauts au stator et au rotor.
Banc d’essai avec une machine à induction à rotor bobiné de 90W avec charge réversible pour l’étude des défauts au stator et au rotor (2004).
Ce banc d’essai est constitué d’une machine à induction triphasée à rotor bobiné de 90W, 380V, 50Hz, 1430 tr/min, d’un frein simulant la charge équipé d’un système de mesure de couple mécanique et de vitesse de rotation, de trois capteurs de tension et de trois capteurs de courant qui mesurent les tensions et courants d’alimentation et d’un système d’acquisition piloté dans un environnement LabVIEW©. Il est utilisé pour le développement de modèles simplifiés de la machine à induction à rotor bobiné en vue du diagnostic, la validation de méthodes de détection de défauts au stator et au rotor et la validation à échelle réduite des méthodes d’estimation du couple électromagnétique.
Banc d’essai de 0,9kW pour machine asynchrone hexaphasée (2004).
Ce banc d’essai a été financé par la Région Picardie dans le cadre du projet « Modélisation et conception d’actionneurs électriques asynchrones pour bus 42V dans les véhicules du futur ». Il est constitué d’une machine à asynchrone hexaphasée à cage de 0,9kW, 14V, 50Hz, 2820tr/min et d’un frein électromagnétique simulant la charge. La machine est alimentée par un onduleur hexaphasé pour une commande en vitesse et en position en boucle fermée. La programmation de la commande numérique est réalisée sur un ordinateur du type PC. Ce banc d’essai a été conçu pour étudier la commande de cette machine en mode dégradé.
Banc d’essai avec une machine à induction à rotor bobiné de 5,5kW pour l’étude des défauts au stator et au rotor d’une génératrice éolienne (2005).
Ce banc d’essai a été financé par la Région Picardie dans le cadre du projet CNRTFuturelec, sur le thème maintenance prédictive des machines électriques et plus précisément sur le diagnostic de machines à induction à double alimentation pour l’éolien. Ce banc d’essai est constitué d’une machine à induction triphasée à rotor bobiné de 5,5kW, 380V, 50Hz, 700tr/min simulant une génératrice éolienne et d’une machine à induction à cage de 7,5kW, 380V, 50Hz, 1450tr/min commandée en vitesse et simulant la puissance mécanique d’entrée. Le principe de commande de la machine à rotor bobinée consiste à réguler le courant du rotor en fonction de sa vitesse et la puissance mécanique d’entrée, en passant par un onduleur-redresseur réversible. Le stator et le rotor de cette machine ont été rebobinés pour le diagnostic de court-circuits. Ce banc est instrumenté avec un capteur de couple et des capteurs de tension et de courant installés au stator et au rotor.
Banc d’essai avec une machine à induction à cage de 5,5kW, une machine à induction à rotor bobiné de 4kW pour l’étude de défauts mécaniques (2005).
Ce banc d’essai est constitué d’une machine à induction à rotor bobiné de 4kW, 230V/400V, 50Hz, 4 pôles, qui est alimentée directement par le secteur ou par l’intermédiaire d’un convertisseur statique de puissance. Cette machine est reliée à une machine à induction à cage de 5,5kW, 400V/690V, 4 pôles en passant par une boîte à engrenages qui fonctionne comme un réducteur de vitesse avec un rapport de réduction 3,48 :1. Ce banc permet d’observer le comportement de la boîte à engrenages à partir de deux machines de conception différente et fonctionnant soit en mode moteur soit en mode générateur.
Banc d’essai de 2kW avec deux machines à induction à cage ou deux machines synchrones à aimants permanents de 1kW chacune pour simuler un système de traction ferroviaire (2008).
Ce banc d’essai est financé par la Région Picardie dans le cadre du projet DiagFer en partenariat avec la société ALSTOM Transport. Il a pour objectif le diagnostic des défauts électriques (réseau, caténaire, pantographe, machine) et mécaniques (arbre de couplage, réducteur, bogie, rail) des systèmes de traction ferroviaire entraînés par machine à induction ou machine synchrone à aimants permanents. Ce banc d’essai est constitué de deux machines d’entraînement avec des technologies différentes de traction (machine à induction de 1kW, 1500tr/min, machine synchrones à aimants permanents de 1kW, 1500tr/min). En tenant compte du rapport total du réducteur à trois étages d’un bogie moteur qui est de l’ordre de 4, notre choix s’est orienté vers un réducteur du même type mais avec un rapport de réduction 3,77 facilement disponible dans un catalogue commercial. A la sortie du réducteur, l’essieu est remplacé par un arbre long couplé aux extrémités avec deux freins à poudre commandés par deux sources programmables et indépendantes pouvant simuler les lois de contact roue-rail des deux côtés. Ce banc est instrumenté avec des couplemètres, des accéléromètres, un capteur infrarouge de température, des capteurs acoustiques et des capteurs de tension et de courant pour chaque machine d’entraînement.
Banc d’essais multi-machines à configuration mécanique variable
Ce banc d’essai est constitué d’un frein électromagnétique à poudre et d’un bras articulé à inertie variable. Il permet de supporter trois configurations différentes d’actionneurs électriques, à savoir : le moteur pas à pas, la machine à courant continu et la machine asynchrone à cage. Dans ce cadre, nous cherchons à mettre au point des algorithmes de commande robustes vis à vis des variations de l’environnement mécanique et implantables en temps réel sur des structures informatiques du type microcontrôleur ou DSP bas de gamme.
Banc d’essai simulant le système pantographe-caténaire (2010)
Le captage du courant fait partie des éléments limitatifs de l’augmentation de la vitesse des trains. Il se fait à l’aide d’un pantographe qui vient frotter sur le fil de contact de la caténaire. Le problème du captage consiste à maintenir le contacten permanence sans pour autant exercer un effort trop important. En effet, si le fil de contact se soulève trop, le risqued’accrochage du pantographe avec les éléments constitutifs de la caténaire augmente. À l’inverse, une pressioninsuffisante sur la caténaire entraîne des décollements trop importants et la formation d’arcs électriques, caractéristiqued’un mauvais captage et générateur d’usure excessive du fil de contact et des bandes de frottement. Dans ce cadre,deux projets sont en cours :
– PACIFIC (PAntographCatenary Interaction Framework for Intelligent Control) financé par le programme européen FRANCO-BRITANNIQUE INTERREG IVA. PACIFIC vise la conception et le développement d’un outil CAO (Conception Assistée par Ordinateur) pour les systèmes PAC (Pantographe-Caténaire). SIMPAC consistera en un ensemble de modules de simulation relatifs d’un part aux différents mécanismes et composants du PAC et d’autre part aux phénomènes physiques liés à son fonctionnement. Par ailleurs, une attention particulière sera portée au respect des normes européennes dans ce domaine, notamment le standard EN-50318 relatif au PAC. Ainsi SIMPAC, principal livrable de PACIFIC, est une plateforme qui devrait permettre de tester de nouveaux matériaux, de comprendre les problèmes d’usure, de valider des stratégies de contrôle-commande, d’évaluer les effets de pannes, en un mot d’améliorer et d’optimiser les PAC sans recours à des études expérimentales lourdes et coûteuses à travers de bancs de tests ou des essais réels.
– CADEMCE (CAractérisation Dynamique et Environnementale de Moyens de Captage Electrique) soutenu par la région Picardie. L’objectif du projet CADEMCE, est la conception et la réalisation d’un banc d’essai innovant qui permettrait de caractériser et d’appréhender le comportement de sous-ensembles électriques et mécaniques soumis à diverses sollicitations électromécaniques et environnementales au cours de leur vie.
Les projets PACIFIC et CADEMCE ont été labellisés par le pôle de compétitivité mondial iTrans.