Freinage des Moteurs Asynchrones Triphasés

Freinage des Moteurs
Asynchrones Triphasés
OBJECTIFS
•A partir du schéma d’une installation,
identifier le mode et définir le principe de
fonctionnement du ou des systèmes de
freinage utilisés.
•A partir d’un cahier des charges choisir le
mode de freinage et le mettre en œuvre.
CAHIER DES CHARGES
Dispositif de levage entraîné par un moteur asynchrone
triphasé à rotor bobiné
Freinage des Moteurs
Asynchrones Triphasés
PLAN
1- PROCÉDÉS D’IMMOBILISATION
2- FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE
3- RALENTISSEMENT: Injection de courant continu
4- FREINAGE A CONTRE COURANT
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
CAHIER DES CHARGES
• Analyse du fonctionnement: GRAFCET
0
Immobilisation en position
Position haute
Ordre de descente
Position basse
Ordre de monter
11
Monter
21
Position haute
atteinte
Descendre
Distance d’approche
atteinte
22
Ralentir
Position basse
atteinte
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
L1
L2
L3
CAHIER DES CHARGES
1
3
5
2
4
6
Bornie r Terre
Q0
• Schéma de puissance
1
3
5
2
1
4
3
6
5
KM1
DJ1
T 1 230/24 V
I>
I>
I>
2
4
6
1
3
5
1
3
5
2
4
6
KM5
KM2
1
3
5
2
4
6
KM3
MO
DE
2
U
4
V
6
1
3
5
2
4
6
KM4
W
PE
M
3~
50Hz
K
M
L
1
3
5
2
4
6
1
3
5
2
4
6
1
3
5
KM13
KM12
KM11
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
2
4
6
1- PROCÉDÉS D’IMMOBILISATION
• Analyse du fonctionnement: GRAFCET
0
Immobilisation en position
Position haute
Ordre de descente
Position basse
Ordre de monter
11
Monter
21
Position haute
atteinte
Descendre
Distance d’approche
atteinte
22
Ralentir
Position basse
atteinte
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
1- PROCÉDÉS D’IMMOBILISATION
Frein à manque de tension
LL11
LL22
LL33
11
33
55
22
44
66
11
33
55
22
11
44
33
66
55
Bornie
Bornierr Terre
Terre
Q0
Q0
KM1
KM1
DJ1
DJ1
230/24 V
V
TT11 230/24
II>>
II>>
II>>
22
44
66
11
33
55
11
33
55
22
44
66
KM5
KM5
KM2
KM2
11
33
55
22
44
66
KM3
KM3
MO
MO
DE
DE
22
UU
44
VV
66
11
33
55
22
44
66
KM4
KM4
W
W
M
M
PE
PE
3~
3~
50Hz
50Hz
KK
M
M
LL
11
33
55
22
44
66
11
33
55
22
44
66
11
33
55
KM13
KM13
KM12
KM12
KM11
KM11
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
22
44
66
1- PROCÉDÉS D’IMMOBILISATION
Frein à manque de tension
•Symboles
Alimentation
triphasée
Alimentation
monophasée
Frein desserré
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
1- PROCÉDÉS D’IMMOBILISATION
Frein à manque de tension
•Schéma constitutif
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
1- PROCÉDÉS D’IMMOBILISATION
Frein à manque de tension
•Principe
Au repos, la pression du ressort 107 maintient le disque 103
serré entre le plateau 106 et le flasque 36b.
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
1- PROCÉDÉS D’IMMOBILISATION
Frein à manque de tension
•Principe
A la mise en route les bobines 109 sont alimentées, elles
attirent le plateau 106 libérant le disque 103
Remarque: en cas de coupure
d’alimentation électrique, il y a
freinage (SÉCURITÉ LEVAGE)
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
2- FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE
Descente de la charge
• Analyse du fonctionnement: GRAFCET
0
Immobilisation en position
Position haute
Ordre de descente
Position basse
Ordre de monter
11
Monter
21
Position haute
atteinte
Descendre
Distance d’approche
atteinte
22
Ralentir
Position basse
atteinte
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
2- FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE
Descente de la charge
L1
L2
L3
1
3
5
2
4
6
1
3
5
2
1
4
3
6
5
Bornie r Terre
Q0
KM1
DJ1
T 1 230/24 V
I>
I>
I>
2
4
6
1
3
5
11
33
55
22
44
66
KM5
KM2
1
3
5
2
4
6
KM3
MO
DE
2
U
4
V
6
3~
50Hz
M
3
5
2
4
6
W
M
K
1
KM4
PE
L
1
3
5
2
4
6
1
3
5
2
4
6
1
3
5
KM13
KM12
KM11
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
2
4
6
2- FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE
Descente de la charge
•Principe de base
La charge entraîne le moteur au-delà de sa vitesse de
synchronisme. Le moteur se comporte comme une
génératrice asynchrone débitant sur le réseau. Naissance
d’un couple de freinage.
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
2- FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE
Descente de la charge
• Rappels
1. Loi de Faraday
Toute variation de flux dans une masse métallique provoque
la naissance de courants induits (courants de Foucault)
2. Loi de Lenz
Les courants induits s’opposent à la cause qui leur donne
naissance.
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
2- FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE
Descente de la charge
• Rappels
3. Principe de fonctionnement du moteur asynchrone
Trois bobines décalées dans l’espace de 2∏/3 et
alimentées par des tensions sinusoïdales déphasées de 2∏/3
élec créent un champ tournant à la vitesse angulaire ω.
U=Umsin ωt
H
2∏/3
U=Umsin (ωt+4∏/3)
Vitesse ω
U=Umsin (ωt+2∏/3)
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
2- FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE
Descente de la charge
• Rappels
3. Principe de fonctionnement du moteur asynchrone
Le champ tournant induit dans les conducteurs du rotor des
courants qui d’après la loi de Lenz s’opposent à la cause qui leur
donne naissance par la création d’un couple qui entraîne ses
conducteurs à une vitesse proche de celle du champ tournant
U=Umsin ωt
H
Vitesse ω
T
U=Umsin (ωt+4∏/3)
U=Umsin (ωt+2∏/3)
Vitesse ω(1-g)
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
2- FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE
Descente de la charge
• Principe d’un fonctionnement hypersynchrone
Le rotor est entraîné à une vitesse supérieure à celle du
champ tournant d’où variation de flux, naissance de courants
induits et apparition d’un couple de freinage.
Fonctionnement Générateur
Fonctionnement Moteur
U=Umsin ωt
H
Vitesse ω
T
U=Umsin (ωt+4∏/3)
U=Umsin (ωt+2∏/3)
Vitesse ωr
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
2- FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE
Descente de la charge
T/Tn
• Principe d’un fonctionnement
hypersynchrone
Moteur
Génératrice
Tmoteur
• Détermination de la fréquence de rotation
pendant
la
asynchrone
asynchrone
phase de descente
Trécepteur
Trécepteur
Tmoteur
Vitesse de synchronisme
Vitesse
de descente
Vitesse
de descente
N=ns(1+g)
Vitesse de montée
Vitesse de synchronisme
n tr/mn
N=ns(1-g)
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
2- FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE
Descente de la charge
• Fonctionnement dans les quatre quadrants
Freinage AV
Q2
Q3
Vitesse n
(ω)
P = Tω T<0 ω>0
P<0
n>0 AV
P = Tω T>0 ω>0
P>0
Q1
n>0 AV
T<0
T>0
T<0
T>0
P = Tω T<0 ω<0
P = Tω T>0 ω<0
P>0
P<0
n<0 AR
Moteur AR
Moteur AV
n<0 AR
Couple T
Q4
Freinage AR
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
3- RALENTISSEMENT: Injection de
courant continu
• Analyse du fonctionnement: GRAFCET
0
Immobilisation en position
Position haute
Ordre de descente
Position basse
Ordre de monter
11
Monter
21
Position haute
atteinte
Descendre
Distance d’approche
atteinte
22
Ralentir
Position basse
atteinte
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
3- RALENTISSEMENT: Injection de
courant continu
L11
L
L22
L
L33
L
11
33
55
22
44
66
11
33
55
22
11
44
33
66
55
BornierrTerre
Terre
Bornie
Q0
Q0
KM1
KM1
DJ1
DJ1
230/24VV
TT11230/24
I >>
II >>
II >>
22
44
66
11
33
55
11
33
55
22
44
66
KM5
KM5
KM2
KM2
11
33
55
22
44
66
KM3
KM3
MO
DE
DE
22
U
U
44
V
V
66
11
33
55
22
44
66
KM4
KM4
W
W
M
PE
3~
50Hz
K
K
M
M
LL
11
33
55
22
44
66
11
33
55
22
44
66
11
33
55
KM13
KM13
KM12
KM12
KM11
KM11
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
22
44
66
3- RALENTISSEMENT: Injection de
courant continu
• Procédure
Il faut séparer les bobinages statoriques du réseau
d’alimentation, puis alimenter deux d’entre eux par
une source continue Très Basse Tension (20 à 24 V)
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
3- RALENTISSEMENT: Injection de
courant continu
• Principe
Le champ magnétique est d’axe fixe,le rotor tourne (ωr),
La variation de flux engendre des courants induits dans
les conducteurs d’où naissance d’un couple résistant
H
L’intensité du couple de
freinage dépend de
l’intensité du courant
injecté (entre 1,3 et 1,6 In)
20V=
T
Vitesse ωr
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
3- RALENTISSEMENT: Injection de
courant continu
• Autres exemples d’applications
- Frein à courants de Foucault
U=
H
MOTEUR
disque
-Procédé utilisé dans la plupart des modulateurs
d’énergie ex: Altivar
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
4- FREINAGE A CONTRE COURANT
•Principe
On inverse le sens de rotation du moteur alors que celui-ci
tourne encore. Le champ tournant tend à entraîner le rotor
en sens inverse
Fonctionnement moteur
U=Umsin ωt
H
Vitesse ω
U=Umsin (ωt+4∏/3)
U=Umsin (ωt+2∏/3)
Vitesse ωr
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
4- FREINAGE A CONTRE COURANT
•Principe
On inverse le sens de rotation du moteur alors que celui-ci
tourne encore. Le champ tournant tend à entraîner le rotor
en sens inverse
Fonctionnement en freinage
U=Umsin ωt
H
Vitesse ω
U=Umsin (ωt+4∏/3)
U=Umsin (ωt+2∏/3)
Vitesse ωr
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
4- FREINAGE A CONTRE COURANT
•Principe
On inverse le sens de rotation du moteur alors que celui-ci
tourne encore. Le champ tournant tend à entraîner le rotor
en sens inverse
Fonctionnement en freinage
U=Umsin ωt
U=Umsin (ωt+2∏/3)
Vitesse ω
H
U=Umsin (ωt+4∏/3)
Vitesse ωr
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
4- FREINAGE A CONTRE COURANT
•Contrôle:
Le freinage très brutal peut être modulé par l’insertion de
résistances statoriques ou rotoriques, ces résistances qui
servent également au démarrage doivent supporter des
intensités plus importantes ~ 2Id
•Problème:
Il faut interdire le redémarrage en sens inverse, pour cela on
peut utiliser:
-un relais de mesure statorique
-un relais de mesure rotorique
-un contact centrifuge
-un dispositif chronométrique
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
L1
L2
L3
1
3
5
I>
I>
I>
2
4
6
1
3
5
Bornie r Terre
DJ1
KM2
1
3
5
2
4
6
KM3
MO
DE
2
U
4
V
6
W
M
3~
50Hz
K
M
PE
L
U>
1
3
5
2
4
6
1
3
5
2
4
6
1
3
5
KM13
KM12
KM11
1-Immobilisation 2-Hypersynchrone 3-Injection courant continu 4-Contre courant
2
4
6