Ronan Corin a effectué sa thèse au LSEE, Cristian DEMIAN et J-Ph. LECOINTE ont assuré la direction de ce travail financé par tkES, essayant encore davantage le partenariat historique entre cette entreprise et le laboratoire.
Ronan Corin a soutenu sa thèse intitulée : « Optimisation des hétérogénéités magnétiques pour l’ecodesign des noyaux de transformateurs de puissance »
Le jury a réuni :
- Michel HECQUET (Centrale Lille)
- Laure-Line ROUVE (Grenoble INP)
- Jonathan BLASZKOWSKI (Thyssenkrupp Electrical Steel)
- Vincent LANFRANCHI (Université de technologie de Compiègne)
- Frédéric MAZALEYRAT (ENS Paris-Saclay)
Résumé de la thèse
Les transformateurs de puissance sont des équipements électriques indispensables des réseaux électriques ou dans les applications ferroviaires. Dans un contexte de transition énergétique, l’accroissement des rendements est un enjeu fondamental. Aussi, la question de la réduction des pertes dans les noyaux magnétiques qui composent ces noyaux se pose, à la fois pour les fabricants de transformateurs ou que d’aciers électriques. Si l’utilisation de tôles de très haute qualité permet de réduire les pertes par hystérésis ou courants de Foucault, il s’agit, sur un marché très concurrentiel, de donner aux entreprises prenant part à la fabrication de ces dispositifs, comme thyssenkrupp Electrical Steel, des pistes leur permettant de réduire les coûts de fabrication et environnementaux. Ce travail a donc pour objectif de trouver des voies de minimisation des pertes en mélangeant, au cœur du même noyau, plusieurs nuances d’aciers à grains orientés ayant des caractéristiques magnétiques (courbes de première aimantation, pertes et induction à saturation) différentes. Des essais expérimentaux ont été menés sur des noyaux simplifiés et sur des circuits magnétiques réalistes plus proches de réalisations industrielles. Les résultats expérimentaux appuyés par des modélisations numériques de type éléments finis ont permis de mettre en évidence que l’évolution des pertes en fonction de la proportion de chaque nuance n’est pas linéaire, ce qui ouvre la voie à des optimisations du rapport coût/performance du noyau. De plus, pour une proportion donnée de chaque nuance, il a été montré que l’agencement des nuances dans l’empilement doit être finement choisi car son impact sur les pertes ou puissances apparentes globales est prépondérant. Les simulations numériques ont aussi permis, d’une part, de déterminer la possibilité d’utiliser des modèles simplifiés 2D pour caractériser le comportement des coins de noyaux et, d’autre part, d’analyser l’impact potentiel des caractéristiques des nuances dans la direction transverse sur le comportement énergétique global du noyau.
