Un nouveau détecteur de court-circuit sauvera les moteurs électriques

L’invention repose sur le principe de l’induction électromagnétique et promet de préserver rapidement les bobinages des moteurs électriques contre les pannes soudaines dues aux courts-circuits

Les machines électriques occuperont une part de plus en plus importante du marché dans les années à venir. Un aspect à prendre en compte est la sécurité des moteurs, sujets aux pannes et aux courts-circuits soudains. Le problème pourrait être résolu par la nouvelle invention présentée par Ka-Wai Huang, Chi-Kit Wong, Si-Teng Wu et Yi-Xing Liang. Les inventeurs sont membres du Workers’ Children High School of Macao et de la Macao Innovation & Invention Association et ont présenté leur idée lors d’E-nnovate 2020, où ils ont remporté une médaille d’or. Le détecteur se compose d’un générateur qui stimule les bobinages du moteur et d’une sonde qui positionne avec précision une bande de métal près des bobinages pour repérer la défaillance. L’invention permet de déterminer le défaut de manière rapide, simple et précise, et parvient à contrôler l’état de santé des composants du moteur électrique. Ka-Wai Huang explique mieux de quoi il s’agit.

Ka-Wai Huang (au milieu), Chi-Kit Wong et Si-Teng Wu au travail dans leur laboratoire.

Monsieur Huang, pouvez-vous nous expliquer la naissance de votre invention ? Comment l’idée vous est-elle venue ?

«J’ai rejoint le groupe d’innovation scientifique et technologique de notre école il y a deux ans. J’ai beaucoup appris, notamment à utiliser des outils. Lorsque j’ai besoin d’outils électriques pour certains de nos projets, certains ne fonctionnent pas correctement, et d’autres pas du tout. J’ai senti qu’il n’était pas très sûr d’utiliser ces outils, et qu’il était assez dommage de les jeter. Avec les encouragements et le soutien de M. Liang, j’ai fait des recherches et beaucoup appris sur l’ingénierie de la maintenance des moteurs. J’ai découvert que les courts-circuits du rotor sont une cause importante de défaillance des moteurs. Ces défauts peuvent entraîner une panne catastrophique du moteur, ce qui pèse lourdement sur les investissements financiers en raison de la perte d’équipement et de l’arrêt de l’exploitation, et menace la sécurité des opérateurs. Mais ce défaut de court-circuit est un problème difficile à repérer. Et dans mon cours de physique, j’ai appris les lois de l’électromagnétisme (EM). J’ai donc étudié l’interaction entre les champs électromagnétiques et le court-circuit entre spires du rotor, et j’ai mis au point une nouvelle méthode pour détecter ce défaut».

En quoi votre invention améliore-t-elle les technologies existantes ?

«Ce dispositif se compose de deux parties : un générateur électromagnétique qui stimule le bobinage du rotor et la sonde électromagnétique à bande de métal ferreux, positionnée près du bobinage du rotor à tester. Le défaut de court-circuit entre spires du bobinage est repéré par la vibration mécanique. À partir de la conception de cette invention, d’autres améliorations ont été apportées pour concevoir un détecteur à haute capacité de détection. Il est plus pratique pour les gens d’utiliser des outils dans leur vie quotidienne. En outre, du point de vue de la commercialisation et des avantages, l’invention permet à l’utilisateur de connaître l’état de santé actuel du bobinage du rotor électrique de manière pratique, rapide et précise. Elle peut mieux garantir le fonctionnement régulier des composants du moteur électrique, ce qui est plus stable et plus fiable pour les outils de tous les secteurs ou pour les personnes qui utilisent des moteurs. En raison de leurs dimensions, les grands rotors, comme ceux utilisés dans la production d’électricité, sont coûteux et leurs défaillances peuvent causer d’énormes problèmes de sécurité et de coûts. Notre invention devrait être très attractive car elle peut aussi être utilisée pour ces grands rotors. Le dispositif est fabriqué à partir de matériaux renouvelables, dans le respect de l’environnement. Par rapport aux coûts de maintenance élevés, le coût sera très bas. Mais ses performances sont supérieures et les meilleures. Notre équipe développe cette invention sans relâche depuis plus de deux ans et elle a été très bien évaluée par les membres de comités professionnels lors de compétitions internationales».

L’idée a-t-elle déjà été brevetée, ou prévoyez-vous de la breveter ?

«Oui, l’invention a déjà obtenu le brevet d’invention national».

Quelle sera la prochaine étape ? Comment comptez-vous mettre en œuvre votre invention ou la diffuser ?

«Le processus de développement de l’invention comprendra plusieurs générations : dispositif de détection de court-circuit du rotor de moteur, dispositif de détection de court-circuit du rotor de moteur fondé sur la loi de l’induction électromagnétique, dispositif de détection de court-circuit entre spires du bobinage du rotor de moteur électrique fondé sur l’induction électromagnétique, dispositif de discrimination de la qualité du bobinage de rotor de moteur fondé sur la technologie de reconnaissance audio (actuellement en recherche et développement). Avec les futures itérations, nous intégrerons un dispositif de discrimination de la qualité des moteurs fondé sur la technologie de reconnaissance audio, doté d’une technologie intelligente, qui remplacera le contrôle qualité manuel. Pour être franc, nous pouvons utiliser un générateur EM plus grand et plus puissant pour couvrir une zone plus vaste, puis des capteurs électriques et magnétiques à haute résolution pour détecter la perturbation du champ EM. Avec ce dispositif, nous avons prouvé la physique et le principe de fonctionnement de l’utilisation d’un générateur EM pour détecter un court-circuit du rotor. D’une certaine manière, il s’agit d’une preuve de concept qui peut servir de point de départ pour développer un détecteur de défauts pour des moteurs plus grands».