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LABORATOIRE D'ELECTROTECHNIQUE ET D'ELECTRONIQUE DE PUISSANCE DE LILLE

Recherche, Développement et Innovation en Génie Electrique

Journées du club EEA section Électrotechnique les 20 et 21 mars 2024

NUMERIQUE ET GENIE ELECTRIQUEApport de la modélisation numérique dans le Génie électrique

📍 Université de Lille – Faculté des Sciences et Technologies – Cité ScientifiqueVilleneuve d’Ascq

Le tarif inclut les repas, les pauses cafés ainsi que le dîner de gala du 20 mars

📆 Les inscriptions sont ouvertes jusqu’au 8 mars 2024

📢 Pour toute demande de sponsor, contactez abdelmounaim.tounzi@univ-lille.fr

Chaque année, les Journées du Club EEA réunissent enseignants et chercheurs des domaines de l’Électronique, de l’Électrotechnique, de l’Automatique, du Signal et de l’Image. Ces journées annuelles sont dédiées aux échanges, à la diffusion des bonnes pratiques et à la mise en lumière des avancées dans l’enseignement et la recherche de ces disciplines dynamiques. En 2024, les JEEA se déroulent sur le Campus Scientifique de l’Université de Lille les 20 et 21 mars. Découvrez dès maintenant le programme !

PROGRAMME du 20 mars 2023

09h30 : Accueil café et remise des badges

10h30 : Mot d’accueil et introduction (L2EP, SEEDS, Club EEA)

10h45 : Session 1

  • 10h45 – 11h15 : Yvonnick LE MENACH (L2EP-Lille), Diagramme de Tonti de champ électromagnétique

Enzo Tonti, Professeur à l’université de Trieste, a effectué ses recherches en vue d’établir une structure mathématique commune aux théories physiques. L’ensemble de ses travaux sont synthétisés dans un livre publié en 2013. Trop méconnu, en France, sa vision de la physique mérite d’être diffusée aux chercheurs mais aussi aux étudiants. En effet, elle possède un caractère pédagogique qui permet de mieux appréhender la discrétisation des équations en vue de le résoudre numériques. La présentation se limitera à la structure mathématique pour accueillir les équations de Maxwell communément appelé Diagramme de Tonti.

  • 11h15 – 11h45 : Francisco CHINESTA et Xavier Kestelyn (Arts et Métiers Sciences et Techniques) Données et connaissances au service d’une nouvelle ingénierie

Le besoin d’efficacité dans l’ingénierie du XXI siècle se traduit dans des nouveaux besoins : prédire vite sans sacrifier la précision. C’est justement là, ou modèles de connaissances augmentés par une donnée optimale (la bonne donne collectée au bon endroit et bon instant) manipulée par une IA frugale, informée et explicable, retrouve sa place. Dans cette présentation nous passerons revue aux deux paradigmes et à leur hybridation.

  • 11h45 – 12h15 : Eilin GUILLOT (EDF R&D), Apport de la modélisation dans le CND

Au département ERMES de la R&D d’EDF, le Laboratoire CND-CF (Contrôle Non Destructif par Courants de Foucault) réalise des mesures électromagnétiques pour détecter des défauts sur des composants métalliques tels que tubes de générateur de vapeur, plaques, portions de tuyauteries et autres composants métalliques. Chaque méthode de mesure utilisée doit s’adapter au composant à inspecter, ainsi qu’au type de défaut recherché. Les méthodes que l’on teste sont soit issues d’appareils du commerce, soit développées et améliorées au laboratoire. Nous utilisons pour cela des outils numériques de modélisation par éléments finis pour mieux comprendre les phénomènes mis en jeu, ainsi que pour valider et robustifier nos essais.

12h30 : Déjeuner

14h00 : Session 2

  • 14h00 – 14h30 : Olivier CHADEBEC (G2ELab – Grenoble), Modélisation électromagnétique pour le magnétisme du navire : de méthodes numériques spécifiques à des outils généraux pour le génie électrique

Le magnétisme du navire consiste à évaluer et à réduire l’anomalie magnétique créé par l’aimantation des coques des bâtiments navals en vue de les protéger des mines magnétiques ou d’éviter leur détection. Ce domaine de recherche spécifique a conduit au développement de méthodes numériques de modélisation électromagnétique avancées. Aujourd’hui, ces méthodes ont dépassé le cadre confidentiel du magnétisme du navire, sont intégrées dans des codes de calcul commerciaux et sont largement utilisées par les ingénieurs pour la modélisation, la conception et le diagnostic des dispositifs du génie électrique. Cette présentation abordera les principales méthodes numériques développées au cours des trente dernières années, traitera de leurs évolutions récentes et illustrera leurs possibilités à travers des applications issues du domaine de l’ingénierie électrique

  • 14h30– 15h00 : Guillaume PARENT (LSEE-Béthune), Étude des décharges partielles dans les systèmes électrotechniques : des indicateurs d’apparition au modèle plasma.

Les acteurs du monde des transports mènent depuis quelques années une course à l’électrification de leurs véhicules avec de nouveaux moteurs et actionneurs électriques développés sur la base de technologies innovantes qui visent à réduire le poids et à augmenter l’efficacité énergétique et la fiabilité des véhicules. Cependant, ces évolutions, et en particulier l’augmentation de l’amplitude et de la fréquence de découpage de la tension, imposent des fronts de tension beaucoup plus raides qu’auparavant lors de chaque commutation qui sont responsables de pics de tension dont l’amplitude atteint le maximum théorique supportable par le Système d’Isolation Électrique (SIE) des bobinages. Ces contraintes mènent alors à l’apparition, dans l’isolation inter-spires de ces derniers, de décharges partielles très nocives pour la longévité de la couche isolante et donc de la durée de vie de la machine. Cette présentation a pour but de faire un tour d’horizon des méthodes développées pour l’étude des décharges partielles au cours des 80 dernières années et d’en discuter les limitations et les et domaines de validité. Nous verrons en particulier pourquoi les modèles utilisés actuellement montrent leurs limites quant à la compréhension même du développement des décharges partielles dans un bobinage de machine électrique et pourquoi la mise en place d’outils basés sur la résolution d’un système d’équations électro-hydrodynamique fortement couplées s’avère de plus en plus nécessaire pour le dimensionnement de dispositif « DP free ».

  • 15h00 – 15h30 : Hocine MENANA (GREEN-Nancy), Modélisation par méthodes intégrales des supraconducteurs à haute température critique en vue de leur caractérisation

Les supraconducteurs à haute température critique présentent un fort potentiel d’application dans les systèmes électrotechniques, car, ils présentent des coûts cryogéniques relativement faibles lorsqu’ils sont utilisés dans des conditions adéquates. La forte dépendance de leurs performances électriques (densité de courant critique) au champ magnétique, de même que les pertes en courant alternatif, qui peuvent conduire à des coûts cryogéniques insoutenables, limitent leur utilisation dans les systèmes de puissance. La caractérisation des propriétés électromagnétiques de ces matériaux sous différentes formes et à différentes conditions de fonctionnement est alors essentielle. Des méthodes de caractérisation basées sur l’utilisation simultanée de la mesure et de la modélisation ont été développées au GREEN. Une modélisation par la méthode d’intégrales de volume a particulièrement montré son efficacité dans ce domaine. Au cours de cette présentation, après un bref rappel des propriétés électromagnétiques des supraconducteurs et leurs applications en énergie électrique, les approches de modélisation développées seront présentées.

15h30 : Pause-café

16h00 : Session 3

  • 16h00 – 16h30 : Arnaud VIDET (L2EP-Lille), Outils de modélisation et de simulation en Electronique de Puissance

Les outils numériques utilisés en électronique de puissance doivent répondre à des problématiques aussi diverses que le contrôle de chaînes de conversion, la conception de structures de convertisseurs avec leur stratégie de modulation, ou encore l’analyse des commutations des composants semiconducteurs, avec leurs conséquences sur les pertes ou les perturbations électromagnétiques résultantes. L’étude des convertisseurs depuis les composants jusqu’au niveau du système met donc en jeu des phénomènes physiques et des constantes de temps très diverses, nécessitant des outils adaptés qui seront abordés dans la présentation.

  • 16h30 – 17h00 : Souad HARMAND (LAMIH – Valenciennes), Modélisation aérothermique multi-échelles des systèmes électriques
    • Modélisation des écoulements des fluides dans les systèmes électriques
    • Simulations comparatives de dispositifs de refroidissement
    • Localisation des points chauds
    • Optimisation topologique pour un meilleur comportement thermique

  • 17h00 – 17h30 : Laura BURGAUD (Responsable projets de Pôle MEDEE), Synergies des activités en génie électrique dans les Hauts de France

  • 17h30 : Visites des plateformes technologiques du L2EP
    • EV : Le véhicule électrique
    • Matériaux magnétiques et leur caractérisation
    • Code-Carmel: Un code de modélisation

19h30 : Dîner de gala

PROGRAMME du 21 mars 2023

  • 8h30 : Visite de la plateforme EPM Lab ENSAM – Lille

10h30 : Pause-café

10h45 : Session 4

  • 10h45 – 11h15 : Stéphane CLENET – en VISIO – (L2EP – Lille) Incertitudes et modélisation des dispositifs électromagnétiques

Le calcul de champs électromagnétiques est utilisé dans l’industrie pour analyser le fonctionnement et dimensionner des dispositifs électromagnétiques (alternateurs, moteurs, transformateurs, évaluation non destructive par courants de Foucault…). L’étude de ces dispositifs électromagnétiques demande une très grande finesse de modélisation. Pour cela, les équations de Maxwell en électromagnétisme sont résolues à l’aide de méthodes numériques, comme la méthode des Éléments Finis (EF), pour obtenir des grandeurs d’intérêt locales ou globales. La performance des outils de simulation EF donne aujourd’hui accès à une finesse de résolution spatiale qui est inférieure aux tolérances géométriques de fabrication du matériel. Ainsi, il devient pertinent de concevoir la géométrie réelle du dispositif à étudier comme l’une des variantes possibles de sa géométrie nominale. En général, cette variante doit être considérée comme incertaine dans la mesure où l’on ne dispose pas d’un relevé géométrique suffisamment précis de la configuration réelle. Il en est de même des paramètres décrivant le comportement électromagnétique des matériaux (conductivité électrique, perméabilité magnétique…) qui ne sont pas toujours accessibles à la mesure. Dans ce contexte, nous présentons une approche permettant de prendre en compte les incertitudes dimensionnelles pour étudier leur impact sur les performances des dispositifs électromagnétiques.

  • 11h15 – 11h45 : Vincent LANFRANCHI (Roberval – Compiègne), Modélisation des phénomènes vibratoires des machines électriques, des approches analytiques et numériques.

La présentation décrira brièvement les phénomènes physiques créateurs de vibrations, de bruit acoustique ou de pulsations de couples d’origine électromagnétique dans les machines électriques. Des éléments de modélisation seront ensuite présentés pour montrer l’apport des approches analytiques et numériques. Ces éléments s’appuieront sur quelques exemples concrets afin d’illustrer au mieux l’intérêt pratique de ces approches ainsi que leurs limites.

  • 11h45 – 12h15 : Paul AKIKI (EDF R&D), EMTP :  logiciel avancé de calculs de transitoires électromagnétiques

La présentation porte sur le logiciel EMTP et l’intérêt de son utilisation pour la simulation des réseaux électriques. Elle abordera les différents modèles existants dans le logiciel, quelques exemples d’applications et les futurs défis à relever pour la simulation des transitoires électromagnétiques.

12h30 : Déjeuner

14h30 : Session 5

  • 14h30 – 14h50 : Melika HINAGE (GREEN – Nancy), Présentation du Club EEA

  • 14h50 – 15h20 : Maya HAJ HASSAN – en VISIO – (GeePs – Paris), De l’optimisation paramétrique à la Topologie des Machines Électriques

Dans le cadre de cette présentation on retrace les tendances des dix dernières années en termes d’intégration des outils d’optimisation pour la conception optimale des machines électriques.

15h20 – 15h50 : Guillaume WASSELYNCK (IRRENA – Saint Nazaire), Apport de la modélisation pour l’étude du chauffage par induction

Dans cette présentation, différentes applications s’appuyant sur le chauffage par induction seront présentées ainsi que les difficultés de conception et d’optimisation de ces dispositifs. Par la suite, l’apport de la modélisation sur la compréhension des phénomènes physiques (magnétique, thermique, mécanique …) mis en jeux sera présentée. Pour finir, la définition du cahier des charges du modèle sera discutée : Numérique ou analytique ? Quel couplage? Quel niveau de granularité ? Combien de résolution ? Etc…

16h00 : Clôture des JEEA 2023

Le tarif inclut les repas, les pauses cafés ainsi que le dîner de gala du 20 mars