TP CEM-2.2 Modélisation d`un moteur asynchrone
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CEM : Conversion électromécanique d'énergie TP CEM-2.2 Moteur asynchrone TP CEM-2.2 Modélisation d’un moteur asynchrone Moyens : Le sous-système banc moteur Prérequis : Cours sur le bilan des puissances des moteurs asynchrones Groupes : binôme Durée : 1h30 Problème technique : Déterminer les éléments du modèle équivalent par phase de la machine asynchrone en vue d’optimiser sa commande. L'étudiant doit retenir : Associer un modèle aux constituants d’une chaîne d’énergie Associer les grandeurs physiques aux échanges d’énergie et à la transmission de puissance Identifier les pertes d’énergie dans un convertisseur statique d’énergie, dans un actionneur Mesurer les grandeurs potentielles et les grandeurs de flux dans les différents constituants d’une chaîne d’énergie Lycée Jules Ferry Page 1 sur 4 TSI2 CEM : Conversion électromécanique d'énergie TP CEM-2.2 Moteur asynchrone On souhaite établir le modèle équivalent d'un moteur asynchrone afin d'optimiser les performances de celui-ci en variation de vitesse. Pour ce faire, vous allez établir un bilan de puissance à partir duquel vous déduirez les différents éléments du modèle équivalent de la machine asynchrone. La transformation de la puissance absorbée électrique en puissance mécanique utile peut se décomposer de la manière suivante : =√ $ =& % .Ω Stator " ( = ( − *) = & .Ω Rotor Arbre = *. = . . ² 1 Détermination de pertes : Essai à vide : Q1 A l'aide de la plaque signalétique du moteur asynchrone fourni, compléter la zone grisée du tableau 1 donné en document réponse. Les pertes joules au niveau du stator peuvent s'exprimer de la manière suivante : = . . ²( é ) = . . ²( ∶ é é é) Q2 Le moteur étant découplé, mesurer la résistance statorique R1 en utilisant l’appareil de mesure qui convient. On donne ci-dessous l'expression des pertes à vide du moteur : = + " + avec : Pjs : pertes joules statoriques Pf s : pertes fer (par hystérésis) au niveau du stator (proportionnelles au carré de la tension) Pméca : pertes mécaniques liées aux différents frottements secs et visqueux. Q3 Donner l'expression de P'0 = Pf s + Pmeca en fonction de P0 et Pjs . Q4 Sachant que le variateur de vitesse génère un réseau triphasé 3x230 V, déterminer le couplage à adopter pour ce type de moteur. Q5 Coupler le moteur et réaliser un essai à vide (rotor libre) sous tension variable pour compléter les valeurs du tableau 2 : U1 tension stator, I10 courant stator à vide, P0 puissance absorbée et N vitesse de rotation du rotor. Déterminer pour chaque essai la valeur de P’0 et compléter le tableau 2. Q6 Tracer sur le document réponse, l'allure de la puissance à vide en fonction de la tension statorique : P'0 = f(U1). Extrapoler la courbe et déterminer la valeur des pertes mécaniques à partir des hypothèses suivantes : - Les pertes mécaniques sont proportionnelles à la vitesse de rotation Les pertes fer stator sont proportionnelles au carré de la tension d’alimentation Lycée Jules Ferry Page 2 sur 4 TSI2 CEM : Conversion électromécanique d'énergie TP CEM-2.2 Moteur asynchrone 2 Modélisation du moteur asynchrone : Le modèle utilisé est le modèle simplifié ci-contre. Les hypothèses retenues sont les suivantes : - Puissance réactive absorbée à vide négligeable dans le rotor. A partir des essais précédents : (à compléter sur le tableau 3) I1 L2 I2 I10 U1 L1 E1 R2/g Q7 Déterminer l'inductance magnétisante L1. On a mesuré à partir d'un essai à rotor bloqué sous tension réduite (I1 = 1,7A) : P = 170 W, Q = 330 VAR, U1 = 40 V. Q8 Déterminer la valeur de l'inductance de fuite du rotor L 2 et la résistance rotorique R2. (On pourra négliger la puissance réactive dans L1 car la tension est faible) 3 Prédiction des caractéristiques moteur à l'aide du modèle : On donne l'équation du couple développé par le moteur : & = . . + . , * (- , ) + . * / Q9 Tracer la caractéristique de couple en fonction de g pour une fréquence de 50 Hz puis 25 Hz. Conclure sur le paramètre électrique qui doit-être modifié en même temps que la fréquence pour conserve un couple maximal identique. Lycée Jules Ferry Page 3 sur 4 TSI2 CEM : Conversion électromécanique d'énergie TP CEM-2.2 Moteur asynchrone Document réponse : Tableau 1 : grandeurs nominales Données constructeur Résultats essais et calculs cosϕ n gn p ηn Un Pn Pjs Pfer Pmeca R1 In η 65% Tableau 2 : Essais à vide U1 230 V 200 V 170 V 140 V 110 V I10 Relevés P0 N 1,1 0,97 0,89 0,85 122 98 85 80 1487 1483 1474 1460 pjs Tableau 3 L2 L1 Calculs P' 0=Pfer+Pmeca R2 P'0 (W) 45 40 35 30 25 20 50 80 110 140 170 200 230 U1 (V) Cem (N.m) (W) 0,1 Lycée Jules Ferry 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Page 4 sur 4 0,9 1 g TSI2
