diagnostique des défaut mécanique et Electrique des machines asynchrones

1. 1
Soutenance de projet de fin d’études
Soutenu par:
o Mohamed ARHOUJDAM
o Wassima ELMAJDOUB
Devant le jury composé de:
o Mr. Elhoussine ANBAR
o Mr. Ettouhami Mohammed Karim
o Mr. Elyoussfi Mly Hachem
o Mr.Taha JANAN
LP-EMSA
Année universitaire 2013/2014
Encadré par:
o Mr. Elhoussine ANBAR
Co-Encadré par:
o Mr. Khalid DAHI

2. Introduction IV. perspectives V. Conclusion
2
I. Etat de l’art
II. modélisation et simulation de la MAS à l’état
sain
IV. Influence des défauts de roulement sur la MAS
V. Conclusion
Introduction
IV. Perspectives
I. Etat de l’art
II. modélisation et
simulation de la MAS à
l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS

3. 3
La maintenance et le diagnostic
 Banc expérimentale du diagnostic
Introduction IV. perspectives V. ConclusionI. Etat de l’art
II. modélisation et
simulation de la MAS
à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS

4. 4
La machine asynchrone
Introduction IV. perspectives V. ConclusionI. Etat de l’art
II. modélisation et
simulation de la MAS
à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS

5. 5
III. Les défauts de la MAS
statistiques
12%
10%
37%
41%
Positions des défauts
autres
rotor
stator
roulement
1%
15%
12%
37%
6%
1%
28%
Répartition des causes des défauts pour une
machine asynchrone
surtension
surchauffe
claquage d'isolants
casse mécanique
défaut électrique
moteur calé
autres
2% 3%
18%
23%
2%
17%
5%
17%
1%
7%
5%
Facteurs aggravant le défaut
tension anormale
température
autres
déterioration avec l'age
faible ventilation
faible lubrification
produits corrosif
fortes vibrations
Introduction IV. perspectives V. ConclusionI. Etat de l’art
II. modélisation et
simulation de la MAS
à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS

6. 6
III. Les défauts de la MAS
 Défaillance d’ordre mécanique
Défaillance de roulement
Défaillance L’excentricité statique (a) et dynamique (b)
Défaillance L’excentricité mixte
 Défaillance de flasque
Introduction IV. perspectives V. ConclusionI. Etat de l’art
II. modélisation et
simulation de la MAS
à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS

7. 7
Les défauts de la MAS
 Défaillance d’ordre électrique
Introduction IV. perspectives V. ConclusionI. Etat de l’art
II. modélisation et
simulation de la MAS
à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS

8. 8
INDICATEURS DE DETECTION DES DEFAUTS
Analyse temporelle et statistique Analyse fréquentielle.
0
0
t +T
2
t
1
. i (t)dt
T 
crette
eff
I
FC=
I
C(Γ)=C(x(t))=F(ln(F(x(t)))
Introduction IV. perspectives V. ConclusionI. Etat de l’art
II. modélisation et
simulation de la MAS
à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS

9. 9
Les équations électrique de la MAS sur 3 axes
i
i
i
sa sa sa
sb s sb sb
sc sc sc
v
d
v R
dt
v



     
           
          
   
sa sa ra
sb ss sb sr rb
sc sc rc
i i
l i M i
i i



     
           
          
   
ra ra sa
rb rr rb rs sb
rc rc sc
i i
l i M i
i i



     
           
          
1 3 2
2 1 3
3 2 1
1 2 3
3 1 2
2 3 1
L M M M M M isa s s s sa
M L M M M M isb s s s sb
M M L M M M isc s s s sc
M M M iL M Mra rar r r
M M M M L M irb r r r rb
M M LM M M ir r rrc rc






    
    
    
    
    
    
    
    
    
        
i
i
i
ra ra ra
rb s rb rb
rc rc rc
v
d
v R
dt
v



     
           
          
Introduction IV. perspectives V. ConclusionI. Etat de l’art
II. modélisation et
simulation de la MAS à
l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS

10. 10
Les équations électrique de la MAS sur 2 axes
 
0
d a
q b
c
V V
V p V
VV
   
      
     
 
2 2
cos cos( ) cos( )
3 3
2 2 2
sin sin( ) sin( )
3 3 3
1 1 1
2 2 2
P
 
  
 
  
 
  
 
      
 
 
 
  
et
0
0
sd rd
sd s sd s sq rd r rd r rq
sq rq
sq s sq s sd rq r rq r rd
d d
v R i v R i
dt dt
d d
v R i v R i
dt dt
 
   
 
   
 
        
 
       
  
 3
2
em m dr qs ds qrC L i i i i  ( )
( ) ( )em v r
d t
C t f t C J
dt

   
,
ds s ds m dr dr s dr m ds
qs s qs m qr qr s qr m qs
L i L i L i L i
L i L i L i L i
 
 
     
 
     
Introduction IV. perspectives V. ConclusionI. Etat de l’art
II. modélisation et
simulation de la MAS à
l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS

11. 11
I. Elaboration du modèle sous Matlab/Simulink
Introduction IV. perspectives V. ConclusionI. Etat de l’art
II. modélisation et
simulation de la MAS à
l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS

12. 12
Structure d’un roulement à billes
Introduction I. Etat de l’art II. modélisation et simulation
de la MAS à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS
IV. perspectives V. Conclusion

13. 1313
Type de défaut de roulement Fréquence caractéristiques
Défaut de cage
Défaut de bille
Défaut de la bague externe
Défaut de bague interne
1
(1 cos )
.cage 2
D
bf f
d r D
m
 
2
2(1 cos )
.bille 22
D D
m bf f
d rD Db m
 
(1 cos )
.b.ex 2
N D
b bf f
d r D
m
 
(1 cos )
.b.in 2
N D
b bf f
d r D
m
 
Les différents défauts de roulement et ses fréquences caractéristiques
Introduction I. Etat de l’art II. modélisation et simulation
de la MAS à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS
IV. perspectives V. Conclusion

14. 1414
Modélisation de défaut de roulement
2l mm  N= 1468 tr/min.
fr= 24.466 Hz.
0.1278
831 s
153.728
t
r
 

  
 le temps de passage de chaque bille sur la surface
endommagée :
r = 15, 64 mm
 Le rotor subit une chute maximale (amplitude) de :
1 2. . 3.45
2
s g t m 
831 s
12.67 ms
3.45 m
Introduction I. Etat de l’art II. modélisation et simulation
de la MAS à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS
IV. perspectives V. Conclusion
Ali IBRAHIM. Contribution au diagnostic de machines électromécaniques : Exploitation des signaux électriques et de la vitesse
instantanée. Thèse de doctorat, laboratoire d’Analyse des Signaux et des Processus Industriels, université Jean Monnet .Lyon,
Mars 2009.

15. 1515
Analyse temporelle du couple à l’état sain et défectueux
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
-5
0
5
10
15
20
25
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
-5
0
5
10
15
20
25
msms
Couple électromagnétique à l’état sain Couple électromagnétique à l’état défectueux
Introduction I. Etat de l’art II. modélisation et simulation
de la MAS à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS
IV. perspectives V. Conclusion

16. 1616
Analyse temporelle de la vitesse à l’état sain et défectueux
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
x 10
4
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6
x 10
4
1342
1344
1346
1348
1350
1352
1354
1356
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
x 10
4
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
msms
Introduction I. Etat de l’art II. modélisation et simulation
de la MAS à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS
IV. perspectives V. Conclusion

17. 1717
Analyse temporelle du courant à l’état sain et
défectueux
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
-15
-10
-5
0
5
10
15
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
-15
-10
-5
0
5
10
15
msms
Introduction I. Etat de l’art II. modélisation et simulation
de la MAS à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS
IV. perspectives V. Conclusion

18. 1818
Analyse fréquentielle à l’état sain et défectueux
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
-150
-100
-50
0
50
Frequency (kHz)
Power/frequency(dB/Hz)
Densité spectrale de puissance
du couple à l'état défectueux
Fs±kFc
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
-150
-100
-50
0
50
Frequency (kHz)
Power/frequency(dB/Hz)
Densité spectrale de puissance
du couple à l'état sain
Introduction I. Etat de l’art II. modélisation et simulation
de la MAS à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS
IV. perspectives V. Conclusion

19. 1919
Analyse fréquentielle à l’état sain et défectueux
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
-150
-100
-50
0
50
Frequency (kHz)
Power/frequency(dB/Hz)
Densité spectrale de puissance
de vit à l'état défecteux
Fs±kFc
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
-150
-100
-50
0
50
X: 0.05031
Y: -25.49
Frequency (kHz)
Power/frequency(dB/Hz)
Densité spectrale de puissance de vit à l'état sain
Introduction I. Etat de l’art II. modélisation et simulation
de la MAS à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS
IV. perspectives V. Conclusion

20. 2020
Analyse fréquentielle à l’état sain et défectueux
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
-150
-100
-50
0
50
Frequency (kHz)
Power/frequency(dB/Hz)
Densité spectrale de puissance
du courant statorique
Introduction I. Etat de l’art II. modélisation et simulation
de la MAS à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS
IV. perspectives V. Conclusion

21. 2121
Analyse fréquentielle à l’état sain et défectueux
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
-150
-100
-50
0
50
X: 0.05008
Y: 17.72
Frequency (kHz)
Power/frequency(dB/Hz)
Densité spectrale de puissance du courant statorique à l'état défectueux
Fs±kFc
Valeur de k Fréquence (Hz)
0 50
1 119.17
2 189.432
Introduction I. Etat de l’art II. modélisation et simulation
de la MAS à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS
IV. perspectives V. Conclusion

22. 2222
Matlab/
Simulink
LABVIEW
Puissance de calcul + + + + +
Facilité d’utilisation /
intuitivité
+ + + +
Rapidité de
développement
+ + + +
Modélisation de
systèmes
+ + + +
Asservissement Hadw
are In the
Loop (matériel dans
la boucle)
+ + + +
Modularité + + + + +
Interaction avec le
matériel
+ + + +
Introduction I. Etat de l’art II. modélisation et simulation
de la MAS à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS
IV. perspectives V. Conclusion

23. 2323
Introduction I. Etat de l’art II. modélisation et simulation
de la MAS à l’état sain
III: Influence des défaut
de roulement sur la MAS
IV. perspectives V. Conclusion