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Suivi de la sévérité des défauts de roulements d’un moteur asynchrone alimenté par onduleur / KHODJA Mohammed-El-Amine 

Public ISBD Titre : Suivi de la sévérité des défauts de roulements d’un moteur asynchrone alimenté par onduleur Type de document : document électronique Auteurs : KHODJA Mohammed-El-Amine, Auteur Année de publication : 2019-2020 Accompagnement : CD Langues : Français (fre) Catégories : Electrotechnique:Electrotechnique des systèmes photovoltaiques Mots-clés : Diagnosis  Bearing  PWM inverter  Induction Motor  Stator Current  Spectral Analysis  Kurtogram  Blödt, Kaiser  STFT. Diagnostic  Roulement  Onduleur  Moteur Asynchrone  Courant statorique  Analyse spectrale  Blödt  Kurtogram  Kaiser  STFT Résumé : Electric motors bearings failure is a very important problem in the industrial applications because statistically it is the most recurring fault and which directly influences the productivity and safety of operators. For this reason, several methods have been developed to detect its presence as soon as it appears in order to prevent the motor from shutdown. Unfortunately, bearing faults diagnosis is very problematic, especially if the machine is supplied by an inverter. The aim of this thesis is therefore to develop new reliable approaches allowing the diagnosis of bearings faults of a squirrel cage induction motor associated to a variable speed drive. To this end, three different techniques, using the stator currents analysis, are developed in this work. The first technique is based on the improvement of the classic Periodogram method using the Kaiser window. A mathematical relation is proposed to calculate the most adequate shape factor of this window for a reliable diagnosis of incipient faults. The second technique improves the Kurtogram technique using the wavelet packet transform as an algorithm to reduce computation time. In addition, the results obtained by this technique are presented in an easy-to-read spectral plot. Finally, the third and last technique is based on the association of the conventional STFT (Short Time Fourier Transform) method with a new algorithm called MLA (Maxima Location Algorithm). This association makes it possible to follow the evolution of the frequency components of the signal as a function of time. The main advantage of both last techniques is their ability of fault diagnosis even at variable speed. Finally, note that a robust mathematical model based on the work of Blödt is developed in this thesis, to verify the performance of these three new techniques. These performances are also verified based on several experimental tests. La défaillance des roulements des moteurs électriques est un problème très préoccupant dans le secteur industriel car statistiquement, c’est le défaut le plus récurrent et qui influe directement sur la productivité et la sécurité des opérateurs. Pour cette raison, plusieurs méthodes ont été développées pour détecter sa présence dès son apparition afin d’éviter l’arrêt total du moteur. Malheureusement, le diagnostic des défauts des roulements est très problématique surtout si la machine est alimentée par un onduleur. Le but de cette thèse est donc de développer de nouvelles approches fiables permettant le diagnostic des défauts affectant les roulements d’un moteur asynchrone à cage d’écureuil alimenté par un variateur de vitesse. A cet effet, trois techniques différentes, utilisant l’analyse des courants statoriques, sont développées dans ce travail. La première technique est basée sur l’amélioration de la méthode classique du Périodogramme en utilisant la fenêtre de Kaiser. Une relation mathématique est proposée pour calculer le facteur de forme de cette fenêtre le plus adéquat pour un diagnostic fiable des défauts naissants. La deuxième technique consiste à améliorer la technique du Kurtogram en utilisant la transformée en paquet d’ondelette comme algorithme de calcul pour réduire le temps de calcul. De plus, les résultats obtenus par cette technique sont présentés sous forme d’un tracé spectrale simple à lire. Enfin la troisième et dernière technique, est basée sur l’association de la méthode classique de la STFT avec nouvel algorithme nommé MLA (Maxima Location Algorithm). Cette association permet de suivre l’évolution des composantes fréquentielles du signal en fonction du temps. Le principal avantage de ces deux dernières techniques est leur capacité à diagnostiquer le moteur même si sa vitesse est variable. A noter enfin, qu’un modèle mathématique robuste basé sur les travaux de Blödt est développé dans cette thèse, pour vérifier les performances de ces trois nouvelles techniques. Ces performances sont aussi vérifiées sur la base de plusieurs essais expérimentaux. Directeur de thèse : BOUDINAR Ahmed Hamida Suivi de la sévérité des défauts de roulements d’un moteur asynchrone alimenté par onduleur [document électronique] / KHODJA Mohammed-El-Amine, Auteur . - 2019-2020 . -  + CD. Langues : Français (fre) Catégories : Electrotechnique:Electrotechnique des systèmes photovoltaiques Mots-clés : Diagnosis  Bearing  PWM inverter  Induction Motor  Stator Current  Spectral Analysis  Kurtogram  Blödt, Kaiser  STFT. Diagnostic  Roulement  Onduleur  Moteur Asynchrone  Courant statorique  Analyse spectrale  Blödt  Kurtogram  Kaiser  STFT Résumé : Electric motors bearings failure is a very important problem in the industrial applications because statistically it is the most recurring fault and which directly influences the productivity and safety of operators. For this reason, several methods have been developed to detect its presence as soon as it appears in order to prevent the motor from shutdown. Unfortunately, bearing faults diagnosis is very problematic, especially if the machine is supplied by an inverter. The aim of this thesis is therefore to develop new reliable approaches allowing the diagnosis of bearings faults of a squirrel cage induction motor associated to a variable speed drive. To this end, three different techniques, using the stator currents analysis, are developed in this work. The first technique is based on the improvement of the classic Periodogram method using the Kaiser window. A mathematical relation is proposed to calculate the most adequate shape factor of this window for a reliable diagnosis of incipient faults. The second technique improves the Kurtogram technique using the wavelet packet transform as an algorithm to reduce computation time. In addition, the results obtained by this technique are presented in an easy-to-read spectral plot. Finally, the third and last technique is based on the association of the conventional STFT (Short Time Fourier Transform) method with a new algorithm called MLA (Maxima Location Algorithm). This association makes it possible to follow the evolution of the frequency components of the signal as a function of time. The main advantage of both last techniques is their ability of fault diagnosis even at variable speed. Finally, note that a robust mathematical model based on the work of Blödt is developed in this thesis, to verify the performance of these three new techniques. These performances are also verified based on several experimental tests. La défaillance des roulements des moteurs électriques est un problème très préoccupant dans le secteur industriel car statistiquement, c’est le défaut le plus récurrent et qui influe directement sur la productivité et la sécurité des opérateurs. Pour cette raison, plusieurs méthodes ont été développées pour détecter sa présence dès son apparition afin d’éviter l’arrêt total du moteur. Malheureusement, le diagnostic des défauts des roulements est très problématique surtout si la machine est alimentée par un onduleur. Le but de cette thèse est donc de développer de nouvelles approches fiables permettant le diagnostic des défauts affectant les roulements d’un moteur asynchrone à cage d’écureuil alimenté par un variateur de vitesse. A cet effet, trois techniques différentes, utilisant l’analyse des courants statoriques, sont développées dans ce travail. La première technique est basée sur l’amélioration de la méthode classique du Périodogramme en utilisant la fenêtre de Kaiser. Une relation mathématique est proposée pour calculer le facteur de forme de cette fenêtre le plus adéquat pour un diagnostic fiable des défauts naissants. La deuxième technique consiste à améliorer la technique du Kurtogram en utilisant la transformée en paquet d’ondelette comme algorithme de calcul pour réduire le temps de calcul. De plus, les résultats obtenus par cette technique sont présentés sous forme d’un tracé spectrale simple à lire. Enfin la troisième et dernière technique, est basée sur l’association de la méthode classique de la STFT avec nouvel algorithme nommé MLA (Maxima Location Algorithm). Cette association permet de suivre l’évolution des composantes fréquentielles du signal en fonction du temps. Le principal avantage de ces deux dernières techniques est leur capacité à diagnostiquer le moteur même si sa vitesse est variable. A noter enfin, qu’un modèle mathématique robuste basé sur les travaux de Blödt est développé dans cette thèse, pour vérifier les performances de ces trois nouvelles techniques. Ces performances sont aussi vérifiées sur la base de plusieurs essais expérimentaux. Directeur de thèse : BOUDINAR Ahmed Hamida

Exemplaires

Code-barres	Cote	Support	Localisation	Section	Disponibilité
1765	02-10-570	Version numérique et papier	Bibliothèque USTOMB	Thèse de Doctorat	Exclu du prêt

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