Le Québec dispose de régions à potentiel éolien élevé mais est malheureusement situé en milieu nordique où tes problèmes liés au givrage des pales d'éoliennes sont fréquents. D'un site éolien à l'autre, les conditions météorologiques changent et les éoliennes sont différentes. De simples mesures expérimentales sur des sites particuliers ne sont donc pas suffisantes pour cerner totalement le problème du givrage des éoliennes. Une approche analytique par simulations numériques est indispensable. Un modèle numérique de calcul de l'écoulement d'air autour d'une pale d'éolienne a donc été développé. Ce modèle correspond au premier des 4 modules (Écoulement, Trajectoire, Thermodynamique et Géométrie) du logiciel de simulation d'accrétion de glace sur profil aérodynamique adapté à éolien et en cours de développement au Laboratoire International des Matériaux Antigivre (LIMA) de l'Université du Québec à Chicoutimi. Le modèle numérique d'écoulement s'exécute sur un profil de pale 2D givré ou non givré et se divise en deux parties distinctes : calcul de l'écoulement potentiel par la méthode des panneaux de Hess et Smith et calcul de la couche limite visqueuse par les méthodes intégrales de Thwaites et de Head. Des mesures expérimentales ont ensuite été réalisées dans la soufflerie réfrigérée du LIMA. Des coefficients de partance et de traînée ont été mesurés sur un profil NACA 63415, profil caractéristique des pales d'éoliennes de grande puissance, à l'aide d'une balance aérodynamique. Des champs de vitesses ont aussi été mesurés sur ce profil à l'aide d'anémomètres à fil chaud. Des résultats de vitesses tangentielles et d'épaisseurs de couche limite ont été obtenus après analyse des résultats de champs de vitesses à la surface du profil. Les résultats du modèle numérique, les résultats expérimentaux et les résultats issus de la littérature (RISO et logiciel XFoil) ont ensuite été confrontés pour valider le modèle numérique d'écoulement. Dans le cas de profits non givrés et pour des nombres de Reynolds suffisamment élevés (Re s 4.0*106), le modèle numérique d'écoulement est validé pour des positions situées avant la zone de décrochage, et pour des angles d'attaque allant de 0°à 15°. Dans le cas de profils givrés, les résultats de vitesses tangentielles et de paramètres de couche limite sont très peu précis mais les résultats de champs de vitesses et de lignes de courant, qui ne sont pas des paramètres directement liés à l'état de surface du profil, restent cohérents pour les positions en avant de la corne formée par la glace. Des simulations de givrage en soufflerie ont également été réalisées sur le profil NACA 63415. Les formes et les masses des dépôts de glace accumulés sur le profil ainsi que les pertes de portance et les augmentations de traînée ont été déterminées. Les conditions de simulation utilisées sont basées sur des données météorologiques relevées dans le parc éolien de Murdochville en Gaspésie lors d'événements de brouillard givrant. Une mise à l'échelle a été effectuée selon les données techniques des éoliennes Vestas V80 de 1.8 MW pour 3 positions radiales différentes et les données de deux événements de brouillard givrant (l'un en régime humide d'accrétion et l'autre en régime sec). Plus le profil choisi est éloigné de l'axe, plus la glace s'accumule facilement sur la pale. En régime humide, le verglas se dépose sur le bord d'attaque, sur l'intrados et s'accumule par ruissellement sur le bord de fuite entre le milieu et le bout de pale. En régime sec, le givre se dépose sur le bord d'attaque et sur une partie de l'intrados entre le milieu et le bout de la pale. Les dépôts de glace rugueux et en forme de « corne » obtenus en régime sec sont plus pénalisants du point de vue aérodynamique que les dépôts en régime humide. Les résultats de portance et de traînée obtenus sur le profil givré et non givré ont été entrés dans un modèle de rotor idéalisé. Ce modèle fait ressortir que, sur l'ensemble de la pale, la force de traînée induite par le givre est trop importante comparativement à la force de portance, le couple de poussée généré devient négatif, entraînant l'arrêt de l'éolienne. La diminution du couple de poussée se fait surtout ressentir sur la moitié extérieure de la pale. Dégivrer uniquement la moitié extérieure de la pale permet à l'éolienne de fonctionner dans de bonnes conditions tout en réduisant les coûts en énergie de dégivrage.

L'asthme est une maladie inflammatoire chronique des voies respiratoires. Il se manifeste par des crises de dyspnée sifflantes durant lesquels les sons émis sont appelés sibilants. Ces crises sont souvent nocturnes et réversibles, spontanément ou sous l'effet du traitement. Les sibilants caractérisant l'asthme se superposent aux sons respiratoires normaux et apparaissent le plus souvent à l'expiration. Notre projet de recherche consiste à réaliser un détecteur automatique des sibilants. Cette problématique sera traitée comme un processus de reconnaissance de formes. Le processus de reconnaissance de formes se compose de deux modules indissociables : 1) l'extraction des caractéristiques des signaux, et 2) la modélisation permettant la discrimination des classes. Des étapes de prétraitement ou de post traitement des données peuvent s'ajouter pour perfectionner le système. Les performances du système de reconnaissance dépendent des combinaisons des types de modules adoptés dans ce système. Pour ce projet, nous avons testé plusieurs combinaisons de techniques d'extraction des caractéristiques et de modélisation. Nous avons aussi analysé l'effet du prétraitement et du post traitement des données. Les résultats ont été comparés à l'aide de Faire sous la courbe (AUC - Area Under Curve) de tracés de type (ROC - Receiver Operating Characteristic). Le meilleur résultat a été obtenu en utilisant, comme caractéristiques, 16 coefficients de type (MFCC - Mel Frequency Cepstrum Coefficients) extraits d'un signal échantillonné à 6000 Hz sur des segments du signal sonore de 1024 échantillons. Ces paramètres ont été modélisés par la technique (GMM - Gaussian Mixture Model) h 8 regroupements en utilisant des matrices de covariance de type diagonale. Aucun prétraitement, effectué sur les paramètres, ne s'est avéré efficace. Par contre, une technique de post traitement, effectuée sur les mesures obtenues lors de l'étape de classification, s'est avérée bénéfique.

En ingénierie de la haute tension, le calcul du champ électrique soumis aux matériaux diélectriques est une procédure fondamentale pour la conception, la maintenance et les besoins de recherche. Dans ce contexte, les chercheurs choisissent généralement une configuration d'électrodes pour simuler le scénario le plus défavorable du point de vue champ. Le système le plus souvent utilisé est la configuration tige - plan, qui produit au bout de l'électrode HT un champ non uniforme très intense. Pour les isolateurs d'extérieur, l'air est le milieu diélectrique. Par conséquent, plusieurs travaux ont été effectués pour comprendre le processus complexe du contournement dans l'air. Les investigations ont étudié ce phénomène complexe pour expliquer le comportement d'une électrode tige de diamètre donné et des distances d'intervalle d'air avec des tensions continues et/ou impulsionnelles. Le processus du claquage d'un diélectrique peut être divisé en succession de différents phénomènes physiques hautement non linéaires et dépendant des dimensions de la configuration étudiée. À peine quelques recherches ont été effectuées sur les faibles intervalles d'air soumis à une tension alternative, qui représente pourtant le régime permanent d'opération des équipements HT. Les rares investigations qui ont été menées n'ont pas été concluantes sur le calcul du champ électrique maximal analytique et l'effet des variations des paramètres atmosphériques sur les tensions seuil d'apparition des couronnes de streamers. En utilisant l'approximation hyperboloïde pour résoudre l'équation de Laplace, Coello a obtenue une équation devenue bien connue et qui est généralement utilisée dans les configurations tige ?plan pour calculer le champ maximal. Il existe nombre de travaux qui ont basé leurs calculs sur cette équation en utilisant des tensions de type continu ou impulsivement. Une récente investigation a été menée sur la précision de cette formule pour la détermination de la tension seuil d'apparition des couronnes en AC, dans de faibles intervalles d'air, avec deux électrodes tiges. Elle a prouvé qu'il y avait une différence entre les résultats calculés et ceux obtenus expérimentalement. Alors, des tests de laboratoire étendus et des simulations numériques ont été menés pour un système d'électrodes tige - plan avec de faibles distances d'intervalle d'air pour calculer et analyser le champ électrique maximal au bout de l'électrode hémisphérique HT. Ces investigations ont conduit à l'élaboration d'une équation empirique précise pour ce type de géométrie spécifique. Aussi, des facteurs de non uniformité appropriés ont été déterminés à partir des faisceaux de données. Ils fournissent des résultats raisonnablement précis pour des besoins pratiques en ingénierie. Des investigations sur l'effet de la pression atmosphérique et de la variation de la température sur la tension seuil d'apparition des couronnes de streamers ont été aussi menées en laboratoire dans les gammes de pression allant de 101.8 kPa à 22.8 kPa et de température allant de - 20°C à 20°C. Des facteurs de correction appropriés, pour la variation des paramètres atmosphériques mentionnés ci-dessus, ont été déterminés à partir des résultats de laboratoire et comparés avec les données expérimentales.

Dans les usines produisant de l'aluminium, la cathode servant à l'électrolyse est constituée en grande partie d'anthracite. Ce matériau fait partie de la famille des charbons, car il est constitué de 96 % à 98 % d'atomes de carbone. Ce qu'il reste de la concentration sont des impuretés. Ces dernières causent le désordre de la structure cristalline du matériau, causant une résistivité électrique élevée. Le problème c'est que les cathodes d'anthracite doivent être conductrices. Le matériau carboné doit alors être calciné. La calcination permet aux matières volatiles, que sont les impuretés, de se dégager et à l'anthracite d'organiser sa structure cristalline. Ce procédé est appelé graphitisation, et il permet de faire chuter considérablement la résistivité électrique de l'anthracite. L'objectif de ce projet consistait à déterminer les propriétés électriques de l'anthracite sous calcination. Pour ce faire, un montage expérimental a été utilisé et deux analyses complémentaires ont été réalisées. Le montage expérimental consistait en un four de calcination Pyradia. C'est avec lui que les données sur la résistivité électrique de l'anthracite en cours de calcination ont été recueillies. Le four Pyradia a aussi permis d'étudier les paramètres pouvant influencer la résistivité électrique du matériau. Ces paramètres sont : la température maximale atteinte, les paliers de température, les taux de calcination en °C/min, la pression et la granulométrie. La première analyse complémentaire était l'analyse granulométrique, qui permettait d'étudier les dimensions des particules d'anthracite. La deuxième analyse complémentaire était l'analyse par diffractométrie où la qualité de la graphitisation obtenue à l'UQAC a été vérifiée. Dans ce travail, différentes courbes d'hystérésis de la résistivité électrique de l'anthracite en fonction de la température ont été présentées. Ces courbes ont permis de faire une analyse des paramètres influençant la résistivité électrique. La température maximale atteinte s'est avérée le paramètre dominant dans la chute de la résistivité électrique, par rapport à la pression et la granulométrie. De plus, les résultats ont démontré que la résistivité électrique chutait lors d'un palier de température. Ensuite, le compactage du matériau a été traité : le dégagement des matières volatiles varie linéairement avec le taux de chauffe. Finalement, une étude sur la qualité de la graphitisation obtenue lors des essais a été réalisée. Elle a démontré que la qualité de la graphitisation n'était pas très bonne, comparativement à celle de l'usine Alcan, et ce malgré la chute considérable de la résistivité électrique lors des tests effectués.

Ce mémoire de maîtrise traite de l'application de la technique de compensation série. La recherche vise le développement d'une méthode d'optimisation pour calculer le taux optimal de compensation série afin d'améliorer la performance du réseau de distribution radial. La méthode définie comme fonction objective la variation de tension sur la ligne de distribution qui devra être minimisée ainsi que des contraintes de stabilité à respecter. Ces contraintes sont basées sur le concept de stabilité en régime transitoire et permanent, elles sont : le transfert maximal de la puissance, les pertes de puissance réactive, l'oscillation de la vitesse des moteurs, le phénomène de papillotement ou clignotement, l'inversion du courant de court circuit et la résonance sous-synchrone (SSR). Toutes ces contraintes sont formulées sous forme d'équations et inéquations algébriques. La mise en ouvre numérique et les simulations sont obtenues à l'aide du logiciel Matlab/Symspowersym Les performances de la topologie du réseau de distribution à étudier sont évaluées par de nombreuses simulations.

Cette recherche a été effectuée dans le cadre du développement du langage psC, de la compagnie saguenéenne Novakod Technologies, un projet majoritairement subventionné par l'Agence spatiale canadienne, et auquel ont collaboré des chercheurs de l'Université du Québec à Chicoutimi. Le langage psC est un nouveau langage, supporté par un compilateur et un environnement intégré de développement, visant à faciliter la programmation de systèmes en temps réel, parallèles et reconfigurables. L'objectif de cette recherche était d'étudier, de réaliser et de comparer divers compromis espace-temps fondamentaux, dans le but de permettre au langage psC d'accélérer des calculs numériques habituellement réalisés par logiciel, au moyen de circuits reconfigurables, et à développer une bibliothèque d'opérateurs arithmétiques matériels, de fonctions logiques et de fonctions mathématiques répondant, dans la mesure du possible, aux besoins de psC dans le cadre de ce projet. Notre étude dresse, pour la première fois, un panorama général des mises en ?uvres d'opérateurs arithmétiques sur FPGA et apporte plusieurs constats importants. Une bibliothèque de composants arithmétiques et de fonctions élémentaires a été développée, testée, évaluée et livrée. Le développement de cette bibliothèque a donné lieu à une participation importante au déboguage et à l'amélioration des outils psC, qui étaient eux-mêmes en cours de développement. Les résultats de notre recherche nous ont permis de découvrir une architecture simple et économique pour la mise en ?uvre sérielle des opérations arithmétiques avec des opérandes et des résultats circulant bit de poids fort en tête. Cette architecture présente un intérêt pour la réalisation d'opérateurs arithmétiques à virgule flottante économiques. Nous présentons une stratégie d'analyse pour l'estimation de la puissance de calcul d'un réseau d'opérateurs massivement parallèle. Les résultats de cette étude seront repris, dans le cadre d'un doctorat, en vue de réaliser un contôleur sur puce haute-performance pour la commande de moteurs AC à induction.

Ce travail présente une contribution au développement d'un capteur optique de fort champ électrique à basse fréquence (50-60 Hz). Le principe de mesure du capteur se fait à partir de l'effet électro-optique sur un cristal de niobate de lithium sans électrodes de contact. Le principe devient effectif par l'usage du montage statique à polarisation circulaire permettant de se retrouver directement dans la zone linéaire de transmittance optique du système. Après un rappel sur les concepts de base de l'optique des milieux anisotropes et de l'effet électro-optique linéaire (communément appelé effet Pockels), une étude a été faite sur le choix de la meilleure configuration électro-optique offerte par le niobate de lithium. Par la suite, une modélisation par la méthode des éléments finis nous a permis de choisir parmi différentes sections possibles de cristal, celle qui correspondait le mieux à une distribution de champ interne uniforme. Des études expérimentales ont été réalisées conjointement à la modélisation pour caractériser le comportement du cristal vis à vis de l'effet électro-optique avec ou sans bague de protection. Après une brève introduction sur les capteurs à fibre optique, une explication exhaustive est donnée sur le design des pièces internes et le processus de fabrication du capteur. Ensuite, les essais du premier prototype du capteur optique de champ électrique sur les installations à haute tension sont présentés et discutés. Pour terminer, une discussion est présentée sur les améliorations à apporter sur le capteur et des solutions sont proposées.

Le présent travail a pour objectif d'améliorer la connaissance des processus fondamentaux de décharges électriques à la surface de la glace. La compréhension de ces phénomènes peut aider à développer des outils numériques pour la prédiction des contournements des isolateurs recouverts de glace et à améliorer la conception des isolateurs à haute tension pour des applications dans des réseaux de transport d'énergie électrique dans les régions froides. Malgré un grand nombre d'études relatives à la performance électrique des isolateurs industriels sous des conditions givrantes, peu de travaux ont traité des processus fondamentaux. Dans ce contexte, ce projet de recherche a été initié par la Chaire CRSNG/Hydro-Québec/UQAC sur le givrage atmosphérique des équipements des réseaux électriques (CIGELE), dont les activités visent à accroître les connaissances de ces phénomènes. Dans cette étude expérimentale, des technologies sophistiquées de photographie à ultra haute vitesse sont appliquées dans le but d'observer et d'analyser pendant les premières nanosecondes les processus extrêmement rapides de l'apparition et du développement de décharge visible à la surface de la glace. Un modèle physique, qui consiste en deux électrodes métalliques à moitié submergées dans la glace, est utilisé pour les expériences. Des tensions d'essai en forme de choc de foudre sont appliquées. Les effets de plusieurs paramètres sont étudiés: conductivité de l'eau, température de la glace, uniformité de la surface de glace, taux de refroidissement, type d'accumulation de glace, polarité de la tension, forme d'onde, champ électrique pendant la période de refroidissement, distance entre les électrodes, rayon de courbure des électrodes, orientation de l'axe des électrodes. Les résultats montrent que la technologie des appareils photo à balayage de fente est adéquate pour l'étude des premières décharges visibles à la surface de la glace. Les expériences révèlent qu'il existe différents régimes pour les premières étapes des processus de décharge à la surface de la glace en fonction de la température de la glace et de la distance entre les électrodes. Des valeurs numériques sont relevées pour les conditions critiques de l'amorçage des décharges, pour la durée entre l'apparition des premières décharges et le contournement, ainsi que pour la vitesse de développement des décharges à la surface de la glace. Malgré le fait que les conditions expérimentales (modèle physique simplifié, tension en forme de choc de foudre) ne reproduisent pas parfaitement la situation d'une ligne de transport d'énergie électrique à haute tension (isolateur avec des formes complexes, tension sinusoïdale), des similitudes peuvent être identifiées entre les observations de terrain pendant des coupures de courant et des expériences en laboratoire.

L'effet de couronne est un phénomène observé lorsqu'une électrode est amenée à une tension suffisamment élevée pour que le champ électrique excède le seuil pour lequel des décharges prédisruptives apparaissent. La valeur de la tension nécessaire à l'apparition de l'effet de couronne dépend principalement de la géométrie des électrodes. Sous les conducteurs des lignes de transport d'énergie électrique, la présence de gouttes d'eau suspendues modifie de façon importante le champ électrique, ce qui provoque ou amplifie l'effet de couronne. Cela a pour effet de créer des charges sous le conducteur appelées charges d'espace. Ces charges peuvent induire des forces suffisamment importantes pour causer la vibration des conducteurs à la fréquence naturelle d'oscillation de la portée. Ce phénomène est connu sous le nom de vibrations induites par effet de couronne. Afin de fournir de nouvelles données sur ce phénomène, principalement sur la force induite par chacune des gouttes d'eau suspendues, une simulation numérique a été réalisée. Comme plusieurs des paramètres nécessaires à la réalisation de la simulation étaient peu connus, nous avons aussi effectué une étude expérimentale. Cette étude a permis d'obtenir des relations empiriques applicables à la simulation numérique, notamment sur l'amplitude de vibration et sur la géométrie de la goutte suspendue. Par la suite, à l'aide de relations électrostatiques simples, la simulation numérique permet d'obtenir la force induite en fonction du temps pour différentes valeurs de champ électrique à la surface du conducteur. Les résultats de l'étude expérimentale et de la simulation numérique permettent d'étendre les connaissances du phénomène de vibration par effet de couronne et pourront servir à élaborer des modèles numériques plus complets.

Dans les pays froids, les lignes aériennes de transport d'énergie sont souvent exposées au givrage atmosphérique et pendant de longue période, elles sont recouvertes de glace. L'accumulation de la glace sur les isolateurs modifie leurs propriétés électriques, ce qui peut entraîner parfois une coupure d'électricité causée par l'apparition d'un arc de contournement. Les dommages ainsi créés ont un impact important sur l'économie, facteur qui a motivé l'investigation des chercheurs de plusieurs pays sur le problème de contournement. L'utilisation de plus en plus fréquente des isolateurs synthétiques dans les réseaux de haute tension rend nécessaire l'étude de leurs performances dans les conditions de givrage. Cette étude consiste surtout à déterminer la tension de tenue maximale de ces isolateurs en fonction de différents facteurs ayant trait au phénomène du givrage. Les études menées dans le laboratoire des hautes tensions du Groupe de recherche en ingénierie de l'environnement atmosphérique (GRIEA) de l'Université du Québec à Chicoutimi sont orientées vers l'établissement d'une méthode standardisée de mesure de la tension de tenue maximale des isolateurs électriques en présence de la glace et de la contamination. L'objectif général est d'améliorer la conception des isolateurs utilisés dans les réseaux électriques en régions froides. Le présent mémoire, entrepris dans le cadre des travaux du GRIEA, a pour but d'étudier, en régime d'accumulation et en régime de fonte, la tension de tenue maximale des isolateurs composites en EPDM et des isolateurs standards IEEE recouverts de glace artificielle formée en régime humide. L'accumulation de la glace sur les isolateurs a été effectuée dans une chambre froide à partir des gouttelettes d'eau surfondues. L'épaisseur de la glace accumulée sur les isolateurs a été mesurée sur un cylindre témoin. En régime d'accumulation, on a examiné l'influence de l'épaisseur du dépôt de glace sur la tension de tenue maximale des isolateurs composites en EPDM, mesurée selon une méthode basée sur celle décrite par la norme CEI 507. Quant aux isolateurs standards IEEE, une seule épaisseur de glace (2 cm) a été considérée pour mesurer la tension de tenue à 50 %, également décrite par la norme CEI 507. Un des buts de la présente recherche était alors de vérifier l'applicabilité de la méthode de la tension de tenue maximale (qui a été développée originellement pour les essais sous contamination) aux essais sous glace, en sachant qu'il est fort possible que le coefficient de variation statistique soit bien différent. Ce but se réalisera en comparant les résultats obtenus par les deux méthodes (tenue maximale et tenue à 50 %) pour la même épaisseur de glace. En régime de fonte, la tension de tenue maximale des isolateurs composites en EPDM et standards IEEE recouverts de glace a été mesurée pour une seule épaisseur de glace, soit 1,5 cm. L'objectif était d'établir une comparaison de la sévérité de l'accumulation de glace formée dans les deux régimes d'accumulation et de fonte.