Conversion électromécanique I

Introduction et analyse de circuits magnétiques, phénomènes liés aux matériaux magnétiques et étude des systèmes électromécaniques.

Description

Les moteurs électriques et les actionneurs en général font partie de notre quotidien ; on en trouve aussi bien dans l’industrie que dans les applications grand public : les automobiles, l’électroménager, les ordinateurs et même les téléphones portables utilisent des systèmes électromécaniques afin de créer de la force ou du mouvement. Ce cours aborde les principales méthodes pour l'analyse de systèmes électromécaniques, l'étude des grandeurs physiques magnétiques ainsi que la conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique. L'aimant permanent est étudié de manière macroscopique, et l'aspect dynamique est vu à la fin. Le cours comprend les modules suivants :

• Circuit magnétique


• Matériaux magnétiques


• Transformateur monophasé


• Conversion électromécanique


• Comportement dynamique et classification des actionneurs

Pour chacun de ces modules, la matière est présentée non-seulement sous l’angle mathématique, afin de permettre la modélisation de systèmes complexes, mais aussi par des exemples d’applications pratiques et des démonstrations expérimentales.
 
Ce que vous apprendrez
 
 

• Circuits magnétiques : modélisation, équations de Maxwell et loi d'Ampère


• Champ magnétique : définition, notions d'induction et de flux magnétique


• Systèmes électromécaniques : calcul du flux totalisé et de la tension induite, loi d'Ohm généralisée


• Inductance propre et mutuelle : comprendre ces notions et la relation au flux totalisé


• Matériaux magnétiques : courants de Foucault, saturation et hystérèse


• Aimant permanent : propriétés et types, point de fonctionnement et schéma magnétique équivalent


• Transformateur monophasé : hypothèses, schéma équivalent et calcul de la tension au secondaire


• Conversion électromécanique: notion d'énergie magnétique, méthodes de calcul d'une force avec ou sans aimant


• Comportement dynamique : exemple d'application et équations nécessaire à la modélisation

 
 
Les instructeurs
 
 

• Yves Perriard


• Christian Koechli

Prerequisites

Connaissances de base en électrotechnique. Connaissances avancées en calcul différentiel et intégral (divergence, rotationnel, équations différentielles).

Plan

Le cours est subdivisé en plusieurs thématiques traitées durant 6 semaines et contenant des vidéos, quiz et exercices selon le programme suivant:
Semaine 1: Circuits magnétiques

• Équations de Maxwell


• Loi d'Ampère


• Champ magnétique

• Loi d'Ohm généralisée


• Tension induite


• Potentiel magnétique


• Analogie électrique-magnétique

• Inductance propre & mutuelle

• Calcul par éléments finis

Semaine 2: Matériaux magnétiques

• Matériaux magnétiques, saturation & hystérèse 


• Courants de Foucault


• Propriétés et types d'aimant permanent, point de fonctionnement & schéma équivalent

Semaine 3: Transformateur monophasé

• Transformateur idéal


• Transformateur réel


• Transmission d'énergie sans contact

Semaine 4: Conversion électromécanique

• Notion d'énergie magnétique, saturation et coénergie


• Système électromécanique, bilan d'énergie & de puissance

• Conversion électromécanique

Semaine 5: Forces électromagnétique

• Force de Laplace


• Tenseur de Maxwell


• Méthodologie de calcul d'une force

• Jumping ring

Semaine 6: Comportement dynamique & classification

• Équations dynamiques 


• Classification des actionneurs