Mme. DROUINEAU Mathilde
Promotion : 2006
ESPCI ParisTech
SCHNEIDER ELECTRIC Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie ( SCHNEIDER ADEME GRENOBLE / SOPHIA ANTIPOLIS )
Mission : Empreinte écologique de convertisseurs électromagnétiques
Résumé Stage :Les aciers électriques sont utilisés tout au long de la chaîne électrique pour leurs bonnes propriétés magnétiques. Ils sont capables de canaliser le flux magnétique des champs électromagnétiques appliqués pour permettre un transfert optimal de puissance. Cependant, une partie de l'énergie transmise est dissipée par ces matériaux.De la production d'électricité jusqu'aux applications finales, les pertes dans les aciers électriques peuvent être estimées à 15% des capacités mondiales installées. Ce sont les pertes fer.On distingue deux types de pertes fer : les pertes statiques, indépendantes de la fréquence, et les pertes dynamiques, qui croissent avec la fréquence. Cette étude cherche à décrire plus précisément les pertes dynamiques des aciers électriques. Elles sont dues à la circulation de courants de Foucault.Pour les transformateurs, la phase d'utilisation correspond à 90% de leur impact environnemental. En général, pour optimiser le design des appareils électrotechniques, on cherche à simuler le plus justement les phénomènes dissipatifs dès la phase de conception. Les modèles théoriques existants donnent de bons résultats, à condition d'utiliser aussi des modèles correctifs ajustés expérimentalement. En effet ces modèles théoriques sous-estiment les pertes, car ils ignorent la contribution à l'échelle microscopique des courants de Foucault. Ce sont les pertes par excès.Dans un premier temps, l'étude compare deux modèles théoriques originaux pour estimer complètement les pertes dynamiques ; et les confronte à des résultats expérimentaux.Ensuite, les enjeux relatifs à l'utilisation de ces modèles sont évalués pour le dimensionnement des transformateurs. Une étude de sensibilité permet de déterminer les paramètres influents pour optimiser ces appareils. Les enjeux sont enfin extrapolés à l'ensemble des aciers électriques présents sur le réseau. Mots clés : conversion électromagnétique ; aciers électriques ; transformateurs ; pertes par excès ; efficacité énergétique ; domaines magnétiques