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INTODUCTION Les jeux de barres utilisés dans la distribution basse tension sont

INTODUCTION Les jeux de barres utilisés dans la distribution basse tension sont généralement des Conducteurs qui possèdent une section rectangulaire et qui sont parcourus par des courants Dont la fréquence du fondamental est de 50 Hz. Les méthodes utilisées afin de concevoir ces Jeux de barres ont très peu évolué durant les cinquante dernières années. Cette caractéristique Est probablement due à l'apparente simplicité du problème.Pourtant, les conducteurs constituant les jeux de barres sont sources de pertes joule. Celles cientraînent une élévation de température qui devient aisément critique pour les dispositifs. Deplus la durée de vie moyenne d'un jeu de barres est de l'ordre de trente à quarante ans. Or les pertes joule cumulées sur une telle période peuvent représenter des coûts de fonctionnement importants. Pour ces deux principales raisons, il est nécessaire de mener une réflexion lors de la phase de conception. Celle ci doit permettre de choisir d'une manière judicieuse la façon dont le courant électrique sera amené d'un point A à un point B en prenant en considération les différents éléments se situant sur son trajet. En effet les pertes joules sont liées à la répartition du courant. Toutefois, la thermique n'est pas le seul phénomène à devoir être pris en considération lors d'une conception. Dans certains pays, des normes très strictes,concernant l'induction magnétique émise, sont en application. Ces normes ne permettent plus de construire une installation électrique en réalisant n'importe quel trajet pour le courant. Les mêmes constatations peuvent être faites pour les efforts électrodynamiques lors de circulation de courant de défaut très supérieur au courant nominal du jeu de barres afin de garantir la non destruction de la structure. L'ensemble de ces phénomènes est lié à la répartition de courant. Par conséquent, la connaissance de cette répartition est nécessaire afin de concevoir judicieusement un dispositif Dans un montage où les courants sont soit en phase ou déphasé de 1t, il est possible de prédire « avec les mains» la répartition de courant. Toutefois dans un cas quelconque (par exemple en triphasé) il s'avère très difficile de prévoir cette répartition. Par conséquent, afin de connaître (sans risque d'erreur) le comportement d'un dispositif en vue de sa conception, il est nécessaire d'en posséder un modèle. Ce modèle a pour but de prédire le comportement du dispositif sans réaliser d'essai grandeur nature. La réalisation de prototype même si elle est absolument nécessaire, doit être limitée à son strict minimum. En effet la réalisation de prototype entraîne un coût de développement important d'un point de vue économique mais également d'un point de vue de la durée de conception. Par conséquent, afin de diminuer cette phase de prototypage il est nécessaire de prédire le comportement du dispositif de façon virtuelle, d'où la nécessité de posséder un modèle du dispositif. Avant l'arrivée de l'informatique, deux familles de modèles pouvaient être distinguées: • Les modèles analytiques, ils permettent de traduire de façon explicite un phénomène physique. Ils peuvent être mis en œuvre sans réalisation de prototype. La réalisation pratique permet seulement de valider le modèle. • Les modèles empiriques, contrairement au cas précédent, ces modèles sont réalisés à l'aide de prototypes. Ils ne traduisent pas de façon explicite les phénomènes physiques mis en jeu. Ce sont en général ces modèles qui sont utilisés lors de la conception de jeux de barres [COP-56] [AUB-98].Bien évidemment il est tout à fait possible de mixer ces deux types de modèles. L'arrivée del'informatique à des coûts économiques faibles a permis l'élaboration et la diffusion à grande échelle d'un nouveau type de modèle: les modèles numériques. Les modèles numériques les plus courants sont les éléments finis (ou des modèles proches tel que les éléments frontières). L'arrivée de ces modèles a permis de modéliser beaucoup plus finement (dans un grand nombre de cas) le comportement de dispositifs et ainsi de prédire avec beaucoup plus de précision la façon dont le dispositif va réagir. Toutefois, contrairement à d'autres domaines tels que la conception de machines tournantespar exemple, l'arrivée en masse du calcul numérique par le biais des éléments finis n'a pas permis de modéliser des installations de jeu de barres . Par conséquent, lors de la conception d'un jeu de barres les phases de prototypage restent élevées et les modèles utilisés sont en général des modèles empiriques. Le but de ce travail est de proposer une méthodologie de conception permettant d'obtenir des modèles plus fiables que les modèles empiriques en vue de la conception. Ceci afin de Diminuer le nombre de prototypes à réaliser. Les modèles présentés dans ce document sont développés dans un but de conception de jeux de barres. L'idée suivie dans ce travail est de développer des modèles en vue de les implanter par la suite dans un environnement de dimensionnement (soit des outils dédiés à la conception soit des logiciels mathématiques proposant des algorithmes d'optimisations). Les grandeurs choisies afin d'aider le concepteur de jeux de barres sont: • Le courant circulant dans chaque conducteur. • La répartition de courant • La puissance dissipée dans chacun des conducteurs. • L'induction magnétique. • Les efforts électrodynamiques. Les modèles proposés doivent permettre d'accéder à chacune de ces grandeurs. L'utilisateur pourra exploiter ces grandeurs élémentaires afin d'accéder à la grandeur qu'il désire. Par exemple réaliser la somme des puissances dissipées dans chaque conducteur afin de connaître la puissance dissipée totale. Le premier chapitre présente les difficultés rencontrées lorsque l'on utilise des méthodes conventionnelles pour la conception (méthodes analytiques et éléments finis) afin de modéliser et de prédire le fonctionnement d'unjeu de barres. Ces difficultés sont montrées sur des exemples concrets et réels. Le second et le troisième chapitres présentent l'approche que nous avons choisie afin de modéliser et résoudre le problème. La méthode retenue est une approche semi-analytique fondée sur la méthode PEEC. Par la suite cette approche est validée à l'aide d'un banc d'essai expérimental et à l'aide d'outils de simulation validés par ailleurs. Le quatrième chapitre présente la méthode de conception choisie, ainsi que l'optimisation automatique réalisée sur deux dispositifs réels. L'ensemble des modèles présentés dans ce document a été implanté de façon informatique. En effet la complexité des modèles développés nécessite une programmation afin d'être efficace, réaliste, récupérable et facilement utilisable par plusieurs personnes. Cette implantation des modèles présentés dans ce document est composée de deux parties: • Un module de résolution, cette partie prend en entrées les différentes données nécessaires à la résolution (géométrie du dispositif, propriétés physiques des différents matériaux...), elle fournit en sortie la ou les grandeurs recherchées. • Une Interface Homme Machine permettant d'utiliser le module de résolution d'une façon transparente pour l'utilisateur (sans que l'utilisateur n'ait à écrire une ligne de code). Bien évidemment ces deux parties sont totalement découplées et le module de résolution n'a aucun besoin de la partie IHM pour fonctionner. Le langage de programmation utilisé est Java. La structure objet mise en place doit pennettre de faire évoluer ce module de résolution en développant un minimum de code (possibilité d'utiliser les parties déjà existantes) Chapitre I : Système de Jeux de barres Riline I .1 Introduction : Rittal propose un système de jeux de barres complet conçu pour de multiples applications et qui Dispose, quel que soit le lieu d'implantation à travers le monde, des attestations de contrôle et de type et des homologations requises. Une conception aisée, un montage rapide et une protection Optimale contre les contacts caractérisent toutes les solutions de jeux de barres Rittal. Elles forment un ensemble parfaitement ingénieux basé sur divers composants tels que des supports, des barres de cuivre, des adaptateurs de raccordement, des adaptateurs d'appareillages et divers dispositifs de Protection à fusibles qui satisferont parfaitement vos besoins. I.2 Jeux de barres : I.2.1 Jeux de barres Mini-PLS : Les jeux de barres Mini-PLS de Rittal d'entraxe 40 mm sont installés pour effectuer des départs jusqu'à une intensité de 250 A. *Construction compacte grâce à la possibilité de superposer sans limite les supports de jeux de barres et les jonctions de barres. *Résistance élevée aux charges thermiques et statiques grâce au profil du rail en forme de T. * Montage aisé et rapide des composants comme les adaptateurs de raccordement, les adaptateurs d'appareillage et socles fusibles curseurs grâce à la connexion par l'avant. *Liaison de plusieurs jeux de barres superposés à l'aide de la fonction de dérivation intégrée dans l'adaptateur de raccordement. Le capot de l'adaptateur de raccordement (250 A) permet de plus une fixation directe des disjoncteurs de puissance et des sectionneurs HPC taille 000 (SV 3431.000). * Protection fiable contre les contacts grâce au recouvrement intégral du jeu de barres (châssis de protection, profilé de protection et couvercle d’extrémité). *Coupe rapide et aisée du plastron de protection contre les contacts par rapport aux gaines de protection unitaires des jeux de barres. I.2.2 Jeux de barres RiLine : Rittal joue un rôle essentiel dans le domaine de la basse tension pour tout ce qui concerne la construction de machines, d'installations et commande que ce soit en milieu industriel ou informatique.*Jeu de barres plates jusqu’à 800 A. *Jeu de barres PLS 800 uploads/Ingenierie_Lourd/ mini-projetoptimisation-d-x27-un-jeu.pdf