La prise en compte des pertes fer dans les machines électriques est une étape cruciale lors du processus de conception. L’objectif de ce travail a donc été de valider l’implémentation d’un modèle de pertes fer tout en effectuant une modélisation précise des machines électriques étudiées. Le choix s’est porté sur l’utilisation de modèles de calcul des pertes en post-traitement d’un code par éléments finis. Ainsi, différents modèles analytiques ont été comparés en régime sinusoïdal et non sinusoïdal (sans cycles mineurs) en termes de précision, afin de choisir le plus adapté pour une implantation dans code_Carmel. Par ailleurs, nous avons montré que la prise en compte des cycles mineurs peut être améliorée en remplaçant le terme classique de Steinmetz par un modèle d’hystérésis ou par un modèle analytique adapté. L’implémentation et la précision du modèle analytique ont été évaluées d’abord sur des systèmes simples puis sur plusieurs machines tournantes. La comparaison des résultats simulés avec les mesures issues des essais à vide montre une bonne concordance et démontre la capacité du modèle à estimer les pertes fer avec une bonne précision pour une large gamme de machines électriques et pour les deux types d’alimentations utilisés (sinusoïdale et MLI). / Taking into account the iron losses in electromechanical machines is a crucial step during the design process. The aim of this study was to validate the implementation of an iron loss model at the same time performing an accurate modelling of the electrical system. Our choice was to use models in a post-processing stage of a finite element code. Thus, four analytical models were compared for, sinusoidal and non-sinusoidal supply, (without minor cycles) in terms of accuracy, in order to choose the most suitable to be implanted in code_Carmel. We have shown that the inclusion of minor loops can be improved by replacing the classical Steinmetz term by a hysteresis model or by a suitable analytical model. The implementation and the accuracy of the analytical model were evaluated first on simple systems, and after on several rotating machines. Comparing the simulated results with measurements ones showed good agreement and demonstrated the ability of the model to estimate the iron losses with good accuracy for a wide range of electrical machines and for different supply (sinusoidal and PWM).

Cette thèse entre dans le cadre d’un projet de recherche intitulé Electromagnetic Characterization of new Materials for Industrial Applications up to microwave frequencies (EMINDA). Il a pour objectif principal de développer une traçabilité électromagnétique de matériaux fonctionnels afin de permettre l’adoption de ces matériaux dans les industries européennes plus particulièrement dans le domaine de l’électronique. Le projet vise dans un premier temps à développer des techniques de caractérisation électromagnétiques des matériaux à l’échelle submicronique aux fréquences micro-ondes, puis par la suite à élargir la traçabilité métrologique de ces matériaux car la métrologie des propriétés électromagnétiques des matériaux. Une technique de caractérisation électromagnétique sur des matériaux ferroélectrique (BST et PZT) en couches minces à partir d’une topologie CPW pour en déterminer leurs propriétés électromagnétiques a été développée dans cette thèse. La topologie CPW a été privilégiée dans la réalisation de ces mesures hyperfréquences, car elle est compatible avec les exigences métrologiques de traçabilité des mesures aux unités du SI. Ce travail de thèse a également pour objectif de réaliser des mesures comparatives entre laboratoires nationaux de métrologie utilisant des techniques expérimentales différentes. Ces travaux constitueront au final au niveau européen, une base de mesures des propriétés électromagnétiques de matériaux émergents dans l’industrie avec une grande précision sur les incertitudes pour des mesures allant jusqu’à 110 GHz. / This thesis is part of a Join Research Project entitled Electromagnetic Characterization of new Materials for Industrial Applications up to microwave frequencies (EMINDA). The central aim of EMINDA is to develop traceable Electromagnetic (EM) materials metrology to enable the uptake of new EM and functional materials by European industries, especially electronics and ICT related industries.The project aims initially to develop techniques for electromagnetic characterization of materials at the submicron scale to microwave frequencies, and later to extend the metrological traceability of these materials. An electromagnetic characterization technique has been developed to extract electromagnetic properties of ferroelectric thin films (BST and PZT) from a CPW topology (CoPlanar Waveguide). CPW measurements on such thin-films have been shown to be the most tractable for metrological purposes.This thesis also aims to make comparative measurements between national metrology institutes using different experimental techniques. This work will constitute at European level, a measurement base of electromagnetic properties of emerging materials in industry with high accuracy on uncertainties measurements up to 110 GHz.

Thèses (Ph.D.)--Université de Sherbrooke (Canada), 1998. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Les pertes supplémentaires en charge dans les machines électriques représentent une contribution non-négligeable aux pertes totales. Elles constituent un point clé pour une évaluation exacte de l’efficacité énergétique des moteurs. L’objectif de ce travail a donc été d’investiguer les pertes supplémentaires, de déterminer et de quantifier leurs origines tout en effectuant une modélisation précise des machines électriques étudiées. Le modèle de calcul des pertes supplémentaires, développé dans la thèse, est basé sur l’essai normalisé de bilan de puissances. L’utilisation de ce dernier nécessite des modèles de calcul des pertes fer et des pertes par courants induits harmoniques. Le choix s’est porté sur des modèles de calcul des pertes en post-traitement d’un code par éléments finis. Ces modèles ont été testés dans un premier temps sur une machine synchrone à aimants permanents (MSAP) où l’influence des harmoniques de découpage a été étudiée. Ensuite, les pertes supplémentaires ont été calculées pour un moteur de 500 kW et deux moteurs de 6 kW à barres droites et inclinées. Plusieurs études ont été effectuées sur les origines des pertes supplémentaires, comme les flux de fuite d’extrémités, les flux de fuite zig-zag ainsi que les flux de fuite d’inclinaison, et leurs contributions ont été quantifiées. La comparaison des résultats simulés avec les mesures issues des essais effectués sur la MSAP et sur les deux maquettes montre une bonne concordance. Ces résultats démontrent la capacité des modèles proposés à estimer les pertes fer, les pertes par courants induits et les pertes supplémentaires avec une bonne précision pour différents types de machines électriques et différents points de fonctionnements. / The stray load losses (SLL) in electrical machines represent a non-negligible contribution to the total losses and are a key point for an accurate evaluation of the energy efficiency of the considered device. The aim of this work is to investigate the SLL, to determine and quantify their origins using precise models of the studied motors. The SLL model calculation, developed in this thesis, is based on the normalized Input-Output test. This later requires models for the core and harmonic eddy current losses. The choice has been made for calculating the losses in the post- processing step of a finite element code. These models were tested, first, on a permanent magnet synchronous machine (PMSM), where the influence of the carrier harmonics is studied. Then, the SLL were calculated for a 500 kW induction motor and for two 6 kW motors with skewed and non-skewed rotor bars. Several studies have been performed to study the origins of the SLL such as the end-region leakage fluxes, the zig-zag leakage fluxes and the skew leakage fluxes, and quantify their contributions. The comparison, between the simulation results and those measured on the PMSM and both 6 kW motors, shows a good agreement. This demonstrates the ability of an accurate estimation of the core, eddy currents and SLL losses using the proposed post-processing calculation method, for different types of electrical machines under different operating conditions.

La découverte des supraconducteurs à Haute Température Critique en 1986 relance l'intérêt porté à la supraconductivité. Ces matériaux sont arrivés à un stade où leur utilisation dans des dispositifs électrotechniques est envisageable. Néanmoins, il est primordial de connaître leurs pertes AC précisément pour dimensionner correctement les dispositifs. C'est pourquoi nous avons étudié dans un premier temps ces pertes AC dans un supraconducteur. Un modèle analytique applicable à une géométrie cylindrique (bobinages) a été ainsi développé et comparé à un modèle numérique. Nous avons réalisé des mesures expérimentales afin de comparer ces différents modèles. Dans le cadre du projet Européen READY, un transformateur supraconducteur monophasé HTC de 41 kVA a été entièrement dimensionné sur les plans électromagnétiques, thermiques et mécaniques. Ce transformateur, entièrement froid, pourra fonctionner dans l'azote liquide jusque vers 65 K ou l'hélium gazeux pour atteindre des températures inférieures. H sera refroidi par un tube puisé. De nombreuses expériences ont été faites pour valider nos choix et nous apporter certaines données expérimentales indispensables comme les pertes fer à froid où la résistance thermique de contact. Enfin, une étude très préliminaire sur différents transformateurs supraconducteurs d'une puissance de 30 MVA a permis de montrer l'intérêt de la technologie supraconductrice sur ces dispositifs.

Texte remanié de: Th. doct--Droit privé--Paris 1, 2002. / Bibliogr. p. 565-591. Index.

Cette thèse est consacrée à l'étude, à la fois théorique et expérimentale, d'une nouvelle classe de fibres micro-structurées guidant par bandes interdites photoniques (BIP) à coeur solide. Dans les structures étudiées, l'origine des BIP est liée à l'agencement périodique à deux dimensions d'inclusions de faible contraste d'indice dans la gaine. Après avoir précisé les avantages de ces fibres, nous nous sommes attachés à identifier et à comprendre les mécanismes de pertes par confinement dans de telles structures supposées parfaitement périodiques, droites puis courbées. Ces études ont permis de déterminer et d'expliquer des tendances d'évolution simples de ces pertes selon les différents paramètres opto-géométriques de la fibre et de mettre ainsi en évidence un compromis à définir entre pertes par confinement de la fibre droite et courbée. De plus et pour la première fois, l'impact des défauts transverses apparaissant au cours de la fabrication sera évalué et discuté. L'étude montre notamment que de tels défauts peuvent diminuer les pertes par rapport à la structure idéale ce qui nous conduit à définir une nouvelle classe de fibres BIP toutes solides, dites hybrides. Nous proposons également une nouvelle structure de fibre BIP à double gaine, où la présence d'une couronne d'air permet la réduction des pertes par confinement à la fois de la fibre droite et courbée. Cet ouvrage rapporte également un exemple d'application de ces structures toutes solides dans le domaine des lasers à fibre, avec une émission laser mono-mode transverse continue à 977 nm. L'étude à la fois théorique et expérimentale de plusieurs fibres BIP biréfringentes à coeur solide est finalement présentée. / This thesis focuses both on theoretical and experimental studies of a new class of micro-structured optical fibers, called Solid Core Photonic BandGap Fibers (SC-PBGFs), for which PBGs originate from the 2D periodical arrangement of weak refractive index contrast inclusions in the cladding. After giving these fibers advantages, we work on the identification and the understanding of confinement losses mechanisms in such micro-structures in the case of straight and bent fibers. These investigations allow us to establish simple evolution trends ofthese losses versus their different opto-geometrical parameters, and underline a compromise to find between the losses of the straight and bent fiber. Moreover and for the first time, impact of transversal defects appearing during the fabrication process will be evaluated and discussed. This study shows notably that such defects can lead to a minimum confinement loss lower than the ideal structure, which leads us to define a new class of SC-PBGFs, called hybrid. A new double clad PBG structure is also proposed, for which an extra holey ring reduces the confinement losses of both the straight and bent fiber. This thesis lays out moreover an application of such all-solid fibers, thanks to the conception and characterization of an Ytterbium doped PBGF with a transverse single-mode laser emission around 977 nm. Finally, we present the experimental and theoretical studies of several birefringent solid-core photonic bandgap fibers.

Le travail proposé est le résultat d’une collaboration entre le Laboratoire Laplace et l’IRT SaintExupéry. Il s’inscrit dans un projet visant à améliorer l’intégration des systèmes électriques afin d’électrifier les aéronefs. Le développement de l’énergie électrique à bord des aéronefs a de nombreux avantages : gain de masse, optimisation facilitée, … Plus précisément, c’est l’utilisation des machines électriques qui est ici étudiée. Actionneur, compresseur, beaucoup de système utilisant des énergies non-électriques peuvent être remplacés par des machines électriques. Comme dans tout système de conversion d’énergie, des pertes sont présentes et ce sont les pertes magnétiques, appelées perte fer, qui sont au cœur de cette thèse. Le réseau électrique avion, ainsi que les dispositifs de commande de ces machines, induisent une large augmentation de la proportion des pertes fer par rapport aux autres pertes. Les rendements diminuent et c’est surtout leur prédiction qui pose problème : les machines électriques sont surdimensionnées par sécurité, elles deviennent moins efficaces et le gain en masse est réduit. C’est pourquoi il est indispensable d’une part de comprendre le comportement des matériaux magnétiques utilisés dans les machines électriques dans des conditions non-idéales : il s’agit de la caractérisation des matériaux magnétiques. D’autre part, il est nécessaire d’améliorer les modèles de pertes fer afin de rendre leur prédiction efficace et optimiser le dimensionnement des machines électriques. Plus leur prédiction sera précise, plus les facteurs d’influence sur les pertes seront déterminés. Il sera alors possible d’envisager une optimisation plus globale de la chaîne électromécanique. Cette thèse est une première étape vers cette intégration globale. La caractérisation des matériaux fut faite sous diverses conditions. Tout d’abord, des champs magnétiques B unidimensionnels ont été étudiés. L’influence de leur spectre sur les pertes fer était au cœur de cette caractérisation : influence de l’amplitude ou de la fréquence dans le cas de champs sinusoïdaux, puis de la fréquence et de la phase d’harmoniques dans le cas de spectre plus complexes. Les pertes fer sont très sensibles à ces paramètres, ils sont donc à prendre en compte dans le dimensionnement des machines électriques. La modélisation des pertes proposée ensuite passe par une reconstitution du cycle d’hystérésis. Il s’agit donc de prédire le champ B à partir du champ H. Basée sur le modèle Play, la modélisation quasi-statique scalaire développée a montré sa précision et sa prédictibilité. Cependant, étant scalaire et quasi-statique, ce modèle ne fonctionne pas en fréquence. Un modèle analytique de courants de Foucault ainsi que des propositions de dynamisation ont été développés. Le modèle de courants de Foucault permettrait de tenir compte des effets de fréquence et donc de compléter le modèle quasi-statique.

L'entreposage à long terme des carottes (Daucus carota L.) est principalement limité par les maladies fongiques et les pourritures post-récolte. L'utilisation du potentiel physiologique des carottes pourrait être une alternative intéressante aux applications de fongicide pour lutter contre ces maladies. Les stress abiotiques sont de nature oxydative et s'avèrent souvent nocifs aux plantes et aux tissus végétaux à fortes doses, mais peuvent induire des mécanismes protecteurs / adaptatifs à faibles doses, un phénomène biologique appelé hormèse. Cependant, exception faite des rayons UV-C, on sait peu de choses quant aux possibles effets hormétiques des stress abiotiques sur les produits post-récolte tel que les carottes. Ainsi l'objectif général de ce travail était d'établir l'existence de l'hormèse chez les racines de carotte suite à l'exposition à divers stress abiotiques, incluant les radiations UV, la lumière blanche, la chaleur, les ultrasons, l'ozone et l'éthylène et d'étudier l'effet des doses hormétiques de ces stress sur la résistance aux maladies. Plus précisément, la démarche consistait à déterminer les doses hormétiques des stress dans l'intensification de la résistance aux maladies chez les carottes conservées à 4 °C, suivre les changements physiologiques et biochimiques des carottes exposées aux stress, et évaluer l'induction ou l'accroissement des teneurs de différents phyto-composés aux propriétés antimicrobiennes et/ou bénéfiques pour la santé (connues ou potentielles) chez les carottes exposées, et leur évolution au cours d'un entreposage de 42 jours à 4 °C. Tous les stress abiotiques sélectionnés présentaient le phénomène d'hormèse chez les carottes entreposées à 4 °C (> 95% humidité relative) avec une résistance accrue, à divers degrés, à la maladie causée par Botrytis cinerea. Les doses hormétiques des stress étaient: 7,0 kJ∙m⁻² (UV-B); 30 kJ∙m⁻² (lumière blanche); 60 min (chaleur, 36 °C); 30 min (ultrasons, 135 W); 6,0 h (ozone, 5,0 ppm) et 6,5 h (éthylène, 250 ppm). Appliqués aux doses hormétiques, les ultrasons avec H₂O₂, les UV-B, l'ozone, la lumière blanche et l'éthylène étaient les stress les plus efficaces (60 à 65% réduction de la maladie). La deuxième partie de cette étude consistait à suivre au cours de l'entreposage les changements physiologiques (taux de respiration, fuite d'électrolytes et perte de poids) et biochimiques (capacité antioxydante) des carottes, suite à l'exposition aux stress susmentionnés. Les ultrasons avec H₂O₂ et l'ozone, ont davantage, bien que transitoirement, provoqué des changements dans les caractéristiques physiologiques et biochimiques des carottes exposées. De plus, les D₅₀ (doses efficaces à 50%), déterminées à partir des courbes de réponse physiologique, sont comparables aux doses hormétiques obtenue en utilisant la réponse de résistance à la maladie. Dans la troisième partie du travail, l'effet des stress (appliqués aux doses hormétiques) sur les carottes entreposées a été évalué sur l'induction / l'augmentation des niveaux de quatre phyto-composés, antimicrobiens connus ou potentiels, et sur leur contribution à la résistance induite aux maladies. La lumière blanche a été la plus efficace dans l'induction de la phytoalexine 6-méthoxymelléine, suivie des UV-C, des ultrasons avec H₂O₂, de l'ozone et des UV-B; la lumière blanche et les UV-C dans l'augmentation des polyacétylènes antifongiques constitutifs, le falcarinol et le falcarindiol. La lumière blanche et l'éthylène ont augmenté les niveaux de myristicine. Dans l'ensemble, la lumière blanche et les UV, suivis des ultrasons avec H₂O₂ et de l'éthylène, ont été les plus efficaces pour augmenter les niveaux de ces composés. La 6-méthoxymélléine s'est révélée comme le principal phyto-composé impliqué dans la résistance induite par les stress abiotiques, tandis que les polyacétylènes, le falcarinol et le falcarindiol dans une moindre mesure, joueraient un rôle d'adjuvant. La myristicine ne semble jouer aucun rôle dans la résistance induite aux maladies chez les carottes. Enfin, l'examen des profils des phyto-composés relativement volatils bénéfiques pour la santé (phénylpropanoïdes, terpénoïdes, polycétides et polyacétylènes) obtenus par GC-MS montre une augmentation à des degrés divers de tous les composés en réponse aux différents stress hormétiques. Dans l'ensemble, la lumière blanche, les ultrasons avec H₂O₂, l'ozone et les UV-C se sont montrés efficaces pour augmenter les niveaux des diverses classes de composés précités. Considérant l'amélioration de la résistance aux maladies; l'augmentation des niveaux des phyto-composés, en particulier de la phytoalexine 6-méthoxymélléine; protecteurs des plantes et/ou bénéfiques pour la santé, la lumière blanche, les ultrasons avec H₂O₂, ou l'ozone pourraient être des stress hormétiques souhaitables pour le traitement des carottes entreposées. / Long-term storage of carrots (Daucus carota L.) is limited mainly by fungal diseases and decay. Utilizing the physiological potential of the produce to elevate disease resistance could be an attractive alternative to fungicide applications to control diseases in stored carrots. Abiotic stresses are oxidative in nature and often prove harmful to plants at high doses, but may induce protective/adaptive mechanisms at low doses, a biological phenomenon known as hormesis. However, little is known regarding the existence of hormesis of other abiotic stresses, other than UV-C radiation, in postharvest crops, including carrots, nor their hormetic effects in carrots, if any. The overall objective of this work was to establish the existence of hormesis phenomenon of various abiotic stresses, including UV radiations and white light (WL), heat, ultrasound (US), ozone (O₃), and ethylene (ET) in carrot roots, and investigate the potential of pre-storage treatment with hormetic doses of those stresses to enhance the disease resistance of stored carrots. Specifically, the approach consisted of determining the hormetic doses of stresses in the intensification of disease resistance in carrots stored at 4 °C; monitoring the physiological and biochemical changes in the stress-exposed carrots; and evaluating the induction or enhancement of phyto-compounds with antimicrobial and/or health-beneficial properties of the exposed carrots, and their dynamics during storage of 42 days. All the selected abiotic stresses exhibited the phenomenon of hormesis in carrots stored at 4 °C (> 95% relative humidity) with enhanced disease resistance against decay caused by Botrytis cinerea to varying degrees. The hormetic doses of the selected abiotic stresses for the induction of disease resistance in carrots were: 7.0 kJ∙m⁻² (UV-B), 30 kJ∙m⁻² (WL); 60 min (heat at 36 °C), and 30 min (US at 135 W); 6.0 h (O₃ at 5 ppm); and 6.5 h (ET at 250 ppm). Hormetic doses of US+H₂O₂, UV-B, O₃, WL, and ET were the most effective among the stresses to induce resistance (60-65% disease reduction). The second part of this research work was to evaluate changes in the physiological(respiration rate, electrolyte leakage, and weight loss) and biochemical (antioxidant capacity) characteristics of the carrots, following exposure to the afore-mentioned stresses during 6 weeks of storage. Among the stresses, US+H₂O₂ and O₃, most markedly, albeit transiently, caused changes in the physiological and biochemical characteristics of the exposed carrots. Furthermore, the D₅₀ (effective dose at 50%) doses, determined from the sigmoidal stress dose-changes in the physiological and biochemical response curves appeared to represent the hormetic doses comparable to those obtained using the disease resistance response. The third part of the work evaluated the hormetic doses of abiotic stresses for their capacity to induce/enhance the levels of four targeted phyto-compounds, either known or potential antimicrobials, and their contribution to the disease resistance against B. cinerea. Hormetic WL was most effective in the induction of the isocoumarin phytoalexin, 6-methoxymellein (6-MM), followed by UV-C, US+H₂O₂, O₃, and UV-B stresses; WL and UV-C in the enhancement of the constitutive antifungal polyacetylenes, falcarinol (FaOH) and falcarindiol (FaDOH); and WL and ET were effective in enhancing the insecticidal phenylpropene, myristicin (MYR). Overall, WL, UV radiations, followed by US+H₂O₂ and ET, were most effective in the enhancement of those four compounds. The phytoalexin, 6-MM, was the principal phyto-compound involved in the resistance, while FaOH and FaDOH played an adjuvant role, and MYR did not seem to play any role. The final portion of this work examined the profiles of relatively volatile health-beneficial phyto-compounds in carrots using GC-MS and their enhancement in response to hormetic abiotic stresses. All the phyto-compounds (phenylpropanoids, terpenoids, polyketides, and polyacetylenes) were enhanced to varying degrees by different hormetic stresses. Overall, the effective stresses for the enhancement of diverse classes of volatile health-beneficial phyto-compounds were WL, US+H₂O₂, O₃, and UV-C. From the standpoints of improved disease resistance; the enhancement of antimicrobial targeted phyto-compounds, specifically the phytoalexin, 6-MM; and that of volatile compounds that are both plant-protecting and health-beneficial, application of hormetic stresses, WL, US+H₂O₂, or O₃, could be desirable in practice, for not only controlling diseases in carrots, but also improving their health-beneficial properties.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.