Electrodynamique appliquee: Fondements et principes physiques de lelectrotechnique Cours et exercices corriges

Table des Matières......Page 6
PRÉFACE......Page 10
 AVANT- PROPOS......Page 12
 LISTE DES NOTATIONS UTILISÉES......Page 16
  1.1 Au carrefour de la mécanique et de l\'électricité......Page 24
 1.1.1 Fondements théoriques de l\'électrodynamique......Page 26
 1.1.2 Des équations du champ aux modèles globaux......Page 27
 1.2 Aux origines......Page 29
 1.2.1 Le temps des premières observations......Page 30
 1.2.2 Des « effluves » au photon virtuel......Page 34
 1.2.3 L\'avènement des premières machines électromécaniques......Page 39
 1.3.1 Un vecteur énergétique incontournable......Page 45
 1.3.2 La montée en puissance des réseaux électriques embarqués......Page 47
 1.3.3 Les nouveaux défis de l\'électrodynamique appliquée......Page 50
 CHAPITRE 2 - LOIS FONDAMENTALES DE L’ÉLECTRODYNAMIQUE......Page 54
 2.1.1 L\'espace-temps et ses invariants......Page 55
 2.1.2 Tenseur du champ électromagnétique......Page 57
 2.1.3 Champ et potentiels......Page 58
 2.2.1 Polarisation électrique et magnétique de la matière......Page 60
 2.2.2 Tenseurs du champ dans les milieux polarisés......Page 62
 2.2.3 Déformation des milieux continus......Page 63
 2.3.1 Principe de moindre action......Page 67
 2.3.2 Équations de Lagrange......Page 69
 2.3.3 Cas de l\'élastodynamique......Page 71
 2.3.4 Équations du champ électromagnétique......Page 73
 2.3.5 Lois constitutives des milieux......Page 78
 2.4.1 Énergie et impulsion d\'un système mécanique......Page 81
 2.4.2 Tenseur énergie- impulsion du champ électromagnétique......Page 82
 2.4.3 Composantes du tenseur énergie- impulsion symétrique......Page 84
 2.4.4 Équation de conservation en présence de sources......Page 86
 2.4.5 Équation bilan de l\'énergie......Page 87
 2.4.6 Bilan d\'impulsion - Forces dans le champ électromagnétique......Page 88
 CHAPITRE 3 - LE POINT DE VUE THERMODYNAMIQUE......Page 90
 3.1 Postulats de la thermodynamique......Page 91
 3.2.1 Paramètres électromécaniques globaux......Page 93
 3.2.2 Classification en termes de variables généralisées......Page 94
 3.2.3 Travail et chaleur en régime quasi- statique......Page 96
 3.3.1 Les deux premiers principes de la thermodynamique......Page 99
 3.3.2 Cas d\'un système « simple » : l\'injecteur électromagnétique de carburant......Page 100
 3.4.1 Notion de potentiel thermodynamique......Page 103
 3.4.2 Fonctions d\'état associées......Page 106
 3.4.3 Expressions des forces en régime quasi- statique......Page 108
 3.4.4 Exemple d\'application......Page 109
 3.5 Introduction à la dynamique des systèmes électromécaniques......Page 112
 EXERCICES ET PROBLÈMES......Page 118
 CHAPITRE 4 - INTERACTION ÉLECTROMÉCANIQUE......Page 122
 4.1.1 Approche phénoménologique......Page 123
 4.1.2 Principales classes de processus d\'interaction......Page 124
 4.2.1 Dipôle permanent plongé dans un champ constant......Page 127
 4.2.2 Cas du dipôle polarisable......Page 128
 4.2.3 Torseur des actions dipolaires élémentaires......Page 130
 4.2.4 Effets électrostatiques......Page 134
 4.2.5 Couplage magnétique de sources « produites » ou « induites »......Page 137
 4.3.1 Électrodynamique et relativité......Page 140
 4.3.2 Transformation des grandeurs électromagnétiques......Page 141
 4.3.3 L\'approximation galiléenne......Page 143
 4.3.4 Loi de l\'induction électromagnétique......Page 144
 4.3.5 Effets électromécaniques de l\'induction......Page 146
 4.3.6 Sur les vertus d\'une conception relativiste de l\'induction......Page 147
 4.4.1 Considérations thermodynamiques......Page 153
 4.4.2 Piézoélectricité......Page 154
 4.4.3 Électrostriction......Page 155
 4.4.4 Magnétostriction, piézomagnétisme......Page 156
 4.4.5 Polymères électroactifs......Page 157
 4.5.1 Effets magnétohydrodynamiques......Page 158
 4.5.2 Fluides électro- ou magnéto- rhéologiques......Page 160
 4.5.3 Alliages à mémoire de forme......Page 161
 4.6 Bilan comparatif en terme de densité d\'énergie......Page 162
 EXERCICES ET PROBLÈMES......Page 164
 CHAPITRE 5 - CONVERTISSEURS À EFFETS ÉLECTROMAGNÉTIQUES......Page 166
 5.1.1 Principales topologies......Page 167
 5.1.2 Couplage tangentiel hétéropolaire......Page 170
 5.2.1 Génération d\'une onde progressive de courant......Page 172
 5.2.2 Armatures polyphasées......Page 173
 5.2.3 Architectures et formes d\'onde......Page 176
 5.3.1 Classification des principaux concepts......Page 178
 5.3.2 Machines à aimantation permanente......Page 180
 5.3.3 Machines à double alimentation......Page 181
 5.3.4 Machines à aimantation induite......Page 183
 5.3.5 Machines à induction......Page 185
 5.4 Organes de commutation......Page 186
 CHAPITRE 6 - ÉLÉMENTS D\'UNE THÉORIE DES CONVERTISSEURS ÉLECTROMAGNÉTIQUES À PARTIR DES ÉQUATIONS DU CHAMP......Page 190
 6.1.1 Géométrie considérée et hypothèses de travail......Page 191
 6.1.2 Formulation en terme de potentiel vecteur......Page 193
 6.1.3 Conditions de passage aux interfaces......Page 195
 6.2.1 Aimant uniformément polarisé......Page 196
 6.2.2 Distribution sinusoïdale de courants superficiels......Page 199
 6.2.3 Cas d\'une cavité équipée d\'un noyau central......Page 200
 6.2.4 Bobine simple alimentée par un courant alternatif......Page 202
 6.2.5 Système de bobines symétriques parcourues par des courants polyphasés équilibrés......Page 203
 6.3.1 Machine synchrone à aimants permanents......Page 205
 6.3.2 Machines à double alimentation......Page 208
 6.3.3 Machine à aimantation induite......Page 210
 6.3.4 Machine à induction......Page 212
 EXERCICES ET PROBLÈMES......Page 215
 CHAPITRE 7 - PIÉZOACTIONNEURS ET PIÉZOMOTEURS......Page 218
 7.1.1 Généralités......Page 219
 7.1.2 Propriétés piézoélectriques des céramiques PZT......Page 220
 7.1.3 Modes de couplage élémentaires......Page 221
 7.2.1 Cycle de conversion élémentaire......Page 222
 7.2.2 Efficacité et rendement de conversion......Page 223
 7.2.3 Transducteurs piézoélectriques......Page 226
 7.3.1 Principes généraux......Page 227
 7.3.2 Cas d\'un transducteur à couplage transversal......Page 229
 7.3.3 Équations de fonctionnement en régime harmonique......Page 231
 7.3.4 Schéma électrique équivalent......Page 233
 7.4.1 Composition de déformations......Page 234
 7.4.2 Déformation glissante......Page 236
 7.5.1 Actionneur rotatif « à pinces »......Page 238
 7.5.2 Moteur annulaire à ondes progressives......Page 239
 7.5.3 Actionneurs à plusieurs degrés de liberté......Page 241
 EXERCICES ET PROBLÈMES......Page 243
 ANNEXE - NOTIONS ÉLÉMENTAIRES SUR LES TENSEURS......Page 246
 BIBLIOGRAPHIE......Page 274
 INDEX......Page 280