TP5-Activité pratique de mesure et rendement d un moteur asynchrone
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Nom : ACTIVITE PRATIQUE N° 5 ESSAIS ET MESURES /RENDEMENT D’UN MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHASE Prénom : IT / I2D LYCEE TECHNIQUE LA CHATAIGNERAIE 1 1_Sti2d_IT/I2D Durée : 3 heures ENERGIE ET ENVIRONNEMENT Savoirs : 3.2 Comportement énergétique des produits 5.2. Constituants de puissance : 5.2.1. Convertisseurs, adaptateurs et modulateurs de puissance. 6. Prototypage et expérimentations : 6.2. Expérimentations et essais. 6.2.4. Expérimentations de constituants de la chaîne de puissance. Compétences : O1 – Caractériser des produits ou des constituants privilégiant un usage raisonné du point de vue développement durable. C07.3- Mettre en œuvre des matériels. C07.2- Mettre en œuvre un protocole de validation du prototype. Objectifs : O7-Expérimenter et réaliser des prototypes ou des maquettes. Taxonomie : Niveau de difficulté 1 2 3 x 4 Conditions de réalisation : TP : 3 heures. On donne : Dossier technique. Dossier ressource. Commentaires : Domaines d’évaluation Indicateurs d’évaluation Présentation du compte rendu Fiche moteur asynchrone triphasé Soin, présentation, orthographe Réponses justes Câblage du poste expérimentation Raccordement correct et branchement du wattmètre /1 /1 Les mesures Tableau correctement complété /2 Exploitation Tracés des courbes Réponses aux questions et choix du nouveau moteur Autonomie, intérêt Réponses au questions /2 /2 Implication « Et pour aller plus loin » NOM / PRENOM : Commentaires : Barème /2 Note /5 /3 /2 NOTE : / 20 2 I) IDENTIFICATION DE LA SITUATION : Le moteur électrique de levage d’un « pont roulant » est hors d’usage. On veut le remplacer par un moteur récent et en profiter pour diminuer la consommation électrique. Le treuil est entrainé par un moteur électrique asynchrone triphasé pouvant tourner dans les deux sens de rotation (montée et descente de la charge). La puissance utile nécessaire (puissance mécanique) est de 4000 watts (4 Kwatts) et la vitesse du nominale du moteur est de 3000 tr/mn (4 pôles). Le moteur installé ne dispose pas de variateur de vitesse. II) PROPOSITION D’UN CHOIX DE MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHASE : Après avoir participer à la conception d’une armoire électrique industrielle destinée à l’alimentation du moteur asynchrone triphasé. Votre travail consiste à découvrir et choisir le nouveau moteur asynchrone triphasé de remplacement. Le travail se fera en deux parties : la première consiste à découvrir les particularités du moteur asynchrone et la deuxième à mesurer et valider les performances du moteur asynchrone fourni. III) PARTIE I : LE MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHASE. On vous demande : 1. Compléter le document : « DOC 1 : FICHE MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHASE ». « Traiter en priorité les questions assez simples avec les émoticônes 😊 » IV) PARTIE II : MESURE ET VALIDATION DES PERFORMANCES DU MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHASE. On vous demande : Mise en situation : Vous allez réaliser une partie du câblage permettant de mesurer les grandeurs électriques et mécaniques sur un moteur asynchrone triphasé. L’idée est de vous familiariser avec : Les grandeurs électriques classiques : L’intensité du courant I en ampères, tension U en Volts, puissance électrique absorbée Pa en Watts. Les grandeurs mécaniques classiques : vitesse en tr/s, couple T en Newton-Mètre, puissance mécanique Pu fournie par le moteur en Watts. La notion de rendement η = Pu/pa 2. Réaliser le câblage de l’équipement de commande et puissance à partir des schémas donnés en ressource en bas du document (voir DOC2). 3 Mettre en place les équipements suivants : Un wattmètre « F27 » pour mesurer la puissance Pa et l’intensité du courant I absorbé par le moteur. Un voltmètre pour la mesure de la tension d’alimentation U. LA MISE SOUS TENSION ET LES ESSAIS SERONT REALISES EN PRESENCE DU PROFESSEUR. NE PAS DEPASSER Pu = 3500 WATTS LORS DE L’ESSAIS ET METTRE IMPERATIVEMENT LE VENTILATEUR DE REFROIDISSEMENT EN MARCHE. 3. Effectuer les relevés des grandeurs électriques en complétant le tableau ci-dessous. Puissance « absorbée » Pa en watts Puissance mécanique Pu « utile » en watts A vide Tension U d’alimentation en volts Intensité du courant I en ampères Vitesse «n» en Tr/s Couple «T» N.m Cos ρ Rendement η = Pu/pa 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4. Tracer les caractéristiques sur EXCEL (fonction « nuage de points ») I = f(Pu) η = f(Pu) Cos ρ = f(Pu) T=f(n) I=f(n) ATENTION : Ne pas dépasser Pu = 3500 watts lors de l’essais ( Risque de surchauffe et disjonction. 4 5 . Vérification des grandeurs physiques du moteur utilisé lors de l’essai et choix du nouveau moteur Rappel : Rendement = = Pu/Pa = Puissance mécanique/Puissance électrique absorbée Quel est le rendement maximum mesuré lors des essais ? : Quelle est la puissance mécanique nominale du moteur ? (Elle est indiquée sur la plaque signalétique du moteur) Quelle est la vitesse nominale (ou maximum) mesurée du moteur ? Quel est le rendement minimum des moteurs asynchrones de classe IE3 (sans variateur de vitesse) 4KW , 2pôles (3000 tr/mn) commercialisés dans l’union européenne depuis le 1er janvier 2017 ? Le moteur utilisé lors de l’essai peut il convenir en termes de puissance, vitesse et rendement ? Choisir un nouveau moteur en donnant le n° de « référence constructeur » de celui-ci : ( voir documentation constructeur LEROY SOMER page 72 ) Quel est le rendement du nouveau moteur de remplacement que vous avez choisi ? 5 DOC2 On connecte le capteur de couple du moteur sur un coffret de mesure « MODMECA » Le coffret « MODMECA » permet d’afficher le couple développé par le moteur, la vitesse de rotation et la puissance mécanique fournie par le moteur. Wattmètre F27 Plaque à bornes du moteur Moteur asynchrone triphasé Frein « à poudre » : Il permet de simuler une charge, par exemple un « poids » à lever Dynamo tachymétrique : O, O6 V/ Tr/mn Elle fournit une tension proportionnelle à la vitesse 6 « ET POUR ALLER PLUS LOIN » 1. Sur le document DOC3, compléter la chaine d’information et d’énergie du portique motorisé. Aidez vous du TP4 et du dossier technique. 2. A partir du diaporama « démarreur-moteur-2019 » dans le dossier ressource : Pour chaque cas, expliquer le rôle de chaque appareil. En consultant le site internet du constructeur Schneider, expliquez l’intérêt d’avoir différents types de départ moteur. *** 7
