Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet régional collaboratif PREMEP (2007-2011) dont les objectifs sont l'optimisation et le diagnostic des ensembles convertisseurs-moteurs qui seront utilisés dans le conditionnement d'air des futures générations d'avions. En effet, la suppression du prélèvement d'air au niveau des réacteurs modifie totalement l'architecture de ce système et se traduit par le développement de compresseurs entrainés par des moteurs électriques et des électroniques de très fortes puissances. Il est donc nécessaire de valider les nouvelles solutions technologiques envisagées qui devront en outre garantir leur fiabilité compte tenu du doublement de tension des réseaux électriques.
Dans le premier chapitre les risques encourus par le système d'isolation des moteurs basse tension fonctionnant en environnement aéronautique et alimentés par onduleurs MLI (Modulation en Largeur Impulsion) seront détaillés de manière exhaustive. En effet, l'alimentation de type MLI induit de nouvelles contraintes sur l'isolation électrique, à savoir l'application de tensions à front de montée de plusieurs kV/µs, l'apparition de surtensions aux bornes du moteur et une répartition fortement inhomogène de la tension dans le bobinage. Celles-ci se traduisent par un vieillissement intrinsèque prématuré de l'isolation électrique combiné à un vieillissement extrinsèque (apparition de décharges partielles au sein du bobinage). Dans une application aéronautique, la dégradation de l'isolation électrique est accrue compte tenu des conditions environnementales de fonctionnement (faible pression, humidité, température, cyclages). Les solutions actuelles, apportées pour assurer la fiabilité de tels actionneurs sont enfin présentées.
Le deuxième chapitre se focalise sur la quantification expérimentale des risques encourus par les systèmes d'isolation qui seront embarqués dans les futures générations d'avions plus électriques. Une évaluation de la qualité de ces systèmes d'isolation a été effectuée sur éprouvettes et stators. L'impact de l'arrangement des bobinages et de son processus de mise en œuvre sur les performances électriques du système d'isolation a ensuite été étudié. Les caractéristiques diélectriques des fils émaillés et des vernis d'imprégnation utilisés jusqu'à présent ont également été analysées. Cette étude a démontré leur faiblesse dans le cas de conditions extrêmes de fonctionnement, notamment celle du vernis d'imprégnation qui est le premier maillon de la chaîne du système d'isolation à être agressé.
Enfin dans un troisième chapitre une nouvelle solution destinée à renforcer les vernis d'imprégnation des moteurs alimentés par onduleur MLI en environnement aéronautique est proposée et développée. Il s'agit de l'utilisation de particules de silice dispersées dans le vernis avant polymérisation. Afin d'évaluer les propriétés correspondantes du vernis ainsi réalisé, différentes expériences sont détaillées et analysées en fonction de taille des particules (taille micrométrique ou nanométrique). L'objectif consiste en effet à accroître la tenue aux décharges partielles du vernis sans pour autant détériorer ses autres propriétés diélectriques (conductivité électrique et rigidité diélectrique) et sa tenue mécanique. |