• Aide

Électrodynamique appliquée : fondements et principes physiques de l'électrotechnique : cours et exercices corrigés

Livre

Résumé

Présente les notions fondamentales gouvernant l'étude et la mise en oeuvre des différents principes d'interaction électromécanique, les principales familles des convertisseurs opérationnels et leurs propriétés, la caractérisation des structures mises en jeu à partir des modélisations physiques, la problématique de la conception des machines et actionneurs modernes.


  • Éditeur(s)
  • Date
    • impr. 2005
  • Notes
    • La couv. porte en plus : "licence 3e année, master, écoles d'ingénieurs"
    • Bibliogr. p. 251-255. Index
  • Langues
    • Français
  • Description matérielle
    • 1 vol. (XXI-260 p.) : ill., couv. ill. en coul. ; 24 cm
  • Collections
  • Sujet(s)
  • ISBN
    • 2-10-007314-1
  • Indice
  • Quatrième de couverture
    • Science des interactions entre les formes électriques, magnétiques et mécaniques de l'énergie, l'électrodynamique tient une place centrale dans les progrès qui jalonnent le développement de l'ère technologique. Qu'il s'agisse de transformer le mouvement en électricité (générateurs, capteurs) ou, réciproquement, de produire une action mécanique à partir de l'électricité (moteurs, actionneurs), les lois de l'électrodynamique constituent le fondement incontournable de tout processus de conversion électromagnétique de l'énergie. Le présent ouvrage offre un panorama actualisé des différents phénomènes et concepts utilisés dans le domaine, en vue de répondre à des applications de plus en plus variées : du train à grande vitesse aux commandes de vol électriques, en passant par l'assistance cardiovasculaire.

      En guise d'introduction, une synthèse historique permet de situer les principales étapes de l'électrodynamique, depuis l'Antiquité jusqu'à ses développements les plus récents. Des exercices et problèmes d'application permettent au lecteur de s'approprier, sur des cas concrets, l'ensemble des concepts et méthodologies introduits dans le cours.

      Cet ouvrage s'adresse principalement aux élèves des écoles d'ingénieurs ainsi qu'aux étudiants de master. Compte tenu du caractère relativement pluridisciplinaire de l'exposé présenté, il constitue parallèlement un outil parfaitement approprié pour les ingénieurs désireux de compléter ou d'approfondir leurs connaissances face à un champ d'innovation technologique en plein essor.

      Bertrand Nogarède est professeur des universités à l'Institut National Polytechnique de Toulouse (INPT-ENSEEIHT).

  • Tables des matières
    • Électrodynamique appliquée
      Fondements et principes physiques de l'électrotechnique
      Bertrand Nogarède
      Dunod
      • PréfaceIX
      • Avant-proposXI
      • Liste des notations utiliséesXV
      • Chapitre 1 Comprendre et maîtriser les effets dynamiques de l'électricité
      • 1.1 Au carrefour de la mécanique et de l'électricité1
      • 1.1.1 Fondements théoriques de l'électrodynamique3
      • 1.1.2 Des équations du champ aux modèles globaux4
      • 1.1.3 Comprendre pour innover6
      • 1.2 Aux origines6
      • 1.2.1 Le temps des premières observations7
      • 1.2.2 Des «effluves» au photon virtuel11
      • 1.2.3 L'avènement des premières machines électromécaniques16
      • 1.3 Enjeux modernes de l'électrodynamique22
      • 1.3.1 Un vecteur énergétique incontournable22
      • 1.3.2 La montée en puissance des réseaux électriques embarqués24
      • 1.3.3 Les nouveaux défis de l'électrodynamique appliquée27
      • Chapitre 2 Lois fondamentales de l'électrodynamique
      • 2.1 Le champ électromagnétique32
      • 2.1.1 L'espace-temps et ses invariants32
      • 2.1.2 Tenseur du champ électromagnétique34
      • 2.1.3 Champ et potentiels35
      • 2.2 Électromagnétisme et milieux matériels37
      • 2.2.1 Polarisation électrique et magnétique de la matière37
      • 2.2.2 Tenseurs du champ dans les milieux polarisés39
      • 2.2.3 Déformation des milieux continus40
      • 2.3 Équations générales des systèmes électromécaniques44
      • 2.3.1 Principe de moindre action44
      • 2.3.2 Équations de Lagrange46
      • 2.3.3 Cas de l'élastodynamique48
      • 2.3.4 Équations du champ électromagnétique50
      • 2.3.5 Lois constitutives des milieux55
      • 2.4 Énergies et forces58
      • 2.4.1 Énergie et impulsion d'un système mécanique58
      • 2.4.2 Tenseur énergie-impulsion du champ électromagnétique59
      • 2.4.3 Composantes du tenseur énergie-impulsion symétrique61
      • 2.4.4 Équation de conservation en présence de sources63
      • 2.4.5 Équation bilan de l'énergie64
      • 2.4.6 Bilan d'impulsion - Forces dans le champ électromagnétique65
      • Chapitre 3 Le point de vue thermodynamique
      • 3.1 Postulats de la thermodynamique68
      • 3.2 Paramètres d'état d'un système électromécanique70
      • 3.2.1 Paramètres électromécaniques globaux70
      • 3.2.2 Classification en termes de variables généralisées71
      • 3.2.3 Travail et chaleur en régime quasi-statique73
      • 3.3 Principes de conservation et d'évolution76
      • 3.3.1 Les deux premiers principes de la thermodynamique76
      • 3.3.2 Cas d'un système «simple» : l'injecteur électromagnétique de carburant77
      • 3.4 Systèmes électromécaniques à l'équilibre80
      • 3.4.1 Notion de potentiel thermodynamique80
      • 3.4.2 Fonctions d'état associées83
      • 3.4.3 Expressions des forces en régime quasi-statique85
      • 3.4.4 Exemple d'application86
      • 3.5 Introduction à la dynamique des systèmes électromécaniques89
      • Exercices et problèmes95
      • Chapitre 4 Interaction électromécanique
      • 4.1 Classification des principaux effets100
      • 4.1.1 Approche phénoménologique100
      • 4.1.2 Principales classes de processus d'interaction101
      • 4.2 Sources électromagnétiques en interaction statique104
      • 4.2.1 Dipôle permanent plongé dans un champ constant104
      • 4.2.2 Cas du dipôle polarisable105
      • 4.2.3 Torseur des actions dipolaires élémentaires107
      • 4.2.4 Effets électrostatiques111
      • 4.2.5 Couplage magnétique de sources «produites» ou «induites»114
      • 4.3 Effets électrodynamiques117
      • 4.3.1 Électrodynamique et relativité117
      • 4.3.2 Transformation des grandeurs électromagnétiques118
      • 4.3.3 L'approximation galiléenne120
      • 4.3.4 Loi de l'induction électromagnétique121
      • 4.3.5 Effets électromécaniques de l'induction123
      • 4.3.6 Sur les vertus d'une conception relativiste de l'induction124
      • 4.4 Couplages électro-magnéto-élastiques130
      • 4.4.1 Considérations thermodynamiques130
      • 4.4.2 Piézoélectricité131
      • 4.4.3 Électrostriction132
      • 4.4.4 Magnétostriction, piézomagnétisme133
      • 4.4.5 Polymères électroactifs134
      • 4.5 Autres formes d'interaction135
      • 4.5.1 Effets magnétohydrodynamiques135
      • 4.5.2 Fluides électro- ou magnéto-rhéologiques137
      • 4.5.3 Alliages à mémoire de forme138
      • 4.6 Bilan comparatif en terme de densité d'énergie139
      • Exercices et problèmes141
      • Chapitre 5 Convertisseurs à effets électromagnétiques
      • 5.1 Couplage de sources magnétiques à travers un entrefer144
      • 5.1.1 Principales topologies144
      • 5.1.2 Couplage tangentiel hétéropolaire147
      • 5.2 Champ glissant, champ tournant149
      • 5.2.1 Génération d'une onde progressive de courant149
      • 5.2.2 Armatures polyphasées150
      • 5.2.3 Architectures et formes d'onde153
      • 5.3 Structures opérationnelles155
      • 5.3.1 Classification des principaux concepts155
      • 5.3.2 Machines à aimantation permanente157
      • 5.3.3 Machines à double alimentation158
      • 5.3.4 Machines à aimantation induite160
      • 5.3.5 Machines à induction162
      • 5.4 Organes de commutation163
      • Chapitre 6 Éléments d'une théorie des convertisseurs électromagnétiques à partir des équations du champ
      • 6.1 Calcul analytique du champ électromagnétique168
      • 6.1.1 Géométrie considérée et hypothèses de travail168
      • 6.1.2 Formulation en terme de potentiel vecteur170
      • 6.1.3 Conditions de passage aux interfaces172
      • 6.2 Champ produit par un système d'aimants ou de courants dans une cavité cylindrique173
      • 6.2.1 Aimant uniformément polarisé173
      • 6.2.2 Distribution sinusoïdale de courants superficiels176
      • 6.2.3 Cas d'une cavité équipée d'un noyau central177
      • 6.2.4 Bobine simple alimentée par un courant alternatif179
      • 6.2.5 Système de bobines symétriques parcourues par des courants polyphasés équilibrés180
      • 6.3 Application à la modélisation des machines tournantes182
      • 6.3.1 Machine synchrone à aimants permanents182
      • 6.3.2 Machines à double alimentation185
      • 6.3.3 Machine à aimantation induite187
      • 6.3.4 Machine à induction189
      • Exercices et problèmes192
      • Chapitre 7 Piézoactionneurs et piézomoteurs
      • 7.1 Céramiques piézoélectriques196
      • 7.1.1 Généralités196
      • 7.1.2 Propriétés piézoélectriques des céramiques PZT197
      • 7.1.3 Modes de couplage élémentaires198
      • 7.2 Conversion d'énergie par couplage électroélastique199
      • 7.2.1 Cycle de conversion élémentaire199
      • 7.2.2 Efficacité et rendement de conversion200
      • 7.2.3 Transducteurs piézoélectriques203
      • 7.3 Couplage électromécanique en régime résonnant204
      • 7.3.1 Principes généraux204
      • 7.3.2 Cas d'un transducteur à couplage transversal206
      • 7.3.3 Équations de fonctionnement en régime harmonique208
      • 7.3.4 Schéma électrique équivalent210
      • 7.4 Entraînement par mouvement vibratoire211
      • 7.4.1 Composition de déformations211
      • 7.4.2 Déformation glissante213
      • 7.5 Différents concepts de piézomoteurs215
      • 7.5.1 Actionneur rotatif «à pinces»215
      • 7.5.2 Moteur annulaire à ondes progressives216
      • 7.5.3 Actionneurs à plusieurs degrés de liberté218
      • Exercices et problèmes220
      • Annexe Notions élémentaires sur les tenseurs223
      • Bibliographie251
      • Index257

  • Origine de la notice:
    • BNF
  • Disponible - 621.3 NOG

    Niveau 3 - Techniques