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Modélisation des alternateurs hydroélectriques dans leur environnement

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Moussa, Cynthia (2021). Modélisation des alternateurs hydroélectriques dans leur environnement. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’intégration des circuits d’excitation prend son importance lors de l’analyse des effets nonlinéaires de l’alternateur dans son environnement. Suivant les statistiques d’Hydro-Québec sur ses systèmes, le type d’excitation le plus répandu est statique. En effet, la plupart des alternateurs exploités par l’entreprise approchent tranquillement leur fin de vie utile et leur vieillissement est accéléré d’avantage par des phénomènes intrinsèquement liés à leur mode d’opération tel que échauffement des enroulements, vibrations d’origines électromagnétiques dues à la séquence de bobinage stator, défaut de court-circuit inter spires ou des barres, excentricité du stator ou du rotor pontage des bobine ou sectionnement des barres amortisseurs.

L’originalité et le but de mon mémoire sont axés sur l’étude de l’excitatrice dans des cas réels. Ainsi, le premier volet sera de réaliser la modélisation par éléments finis de l’alternateur hydroélectrique La Grande 4 par intermédiaire du logiciel de calcul Ansoft MAXWELL en couplage avec les modes de fonctionnement de son système d’excitation en environnement réel. Le second volet sera de déterminer les mécanismes de défaillance spécifiques aux systèmes d’excitation suivant un arbre hiérarchique. Ce volet a pour but d’effectuer le diagnostic. La problématique de recherche à ce niveau s’est d’étudier l’impact des systèmes d’excitation dans le cas de défauts sur les modes de fonctionnement de l’alternateur.

Titre traduit

Modeling of hydroelectric alternators in their environment

Résumé traduit

The integration of excitation circuits becomes important when analyzing the nonlinear effects of hydro-alternator in its environment. According to Hydro-Québec statistics, the most common excitation system used in hydropower stations is the static excitation. In fact, most generators operated by the Quebec’s power plant, are quietly approaching their end of life and aging is accelerated by advanced stage of phenomenon, such as: heating coils, background electromagnetic vibrations, losses in the stator winding, short circuit fault in inter-turn bars, eccentricity of the rotor or the stator, disconnection of the damper bars etc.

The originality and the purpose of my work are focused on the study of the exciter in real case environment. Therefore, the first part of my project is to realize the finite element modeling of the hydropower alternator La Grande 4 using MAXWELL – Ansys in case study representing different failure modes of its excitation. The second part of my project is to do the diagnostic of excitation systems by defining the failure mechanisms through a hierarchical tree. The last part, will offer the opportunity to do the diagnostic of excitation systems by gathering and validating the Failure Modes and Effect Analysis trees. Finally, the problematic we aim to solve at this level is to study the impact of excitation systems over the hydropower generator and to analyze it in case of failures.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise en génie électrique". Comprend des références bibliographiques (pages 77-80).
Mots-clés libres: systèmes d’excitation, alternateurs hydro-électriques, jumeaux numériques, mécanismes de défaillances, diagnostic et sur-excitation, sous-excitation
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Al-Haddad, Kamal
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 02 nov. 2021 15:55
Dernière modification: 02 nov. 2021 15:55
URI: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2766

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