LIAISON REFERENTIEL :Chap E3 §E33 :Traitement des

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TECHNOLOGIE DES MAS et APPLICATIONS
LIAISON REFERENTIEL Les technologies dans le domaine du GE : § UTILISATION DE L'ENERGIE
-Les récepteurs : moteurs asynchrones
OBJECTIF:
Présentation des différents procédés électromécaniques de démarrage
.
1- RAPPELS SUR LES SYSTEMES TRIPHASES:
-Qu'appelle t-on tension simple ?
La tension simple est la tension mesurée entre une phase et le neutre
-Qu'appelle t-on tension composée ?
La tension composée est la tension mesurée entre deux phases
-Quand dit-on d'un système de tension qu'il est équilibré ?
Quand le déphasage entre les tensions pour un système triphasé est de 2π/3 et que
les modules des tensions soient égaux(On peut faire apparaître "a" et "a²")
-Lien entre les tensions, les courants suivant le couplage.
Couplage étoile
I
1
U
Couplage triangle
1
J
V
2
3
2
-Quel est le lien entre tensions pour le couplage étoile ?
-Quel est le lien entre les courants pour le couplage triangle ?
2- MACHINES ASYNCHRONES :
-Quel est le principe de fonctionnement d'un moteur asynchrone ?
Si les bobinages du stator sont parcourus par un système triphasé de courants, un
champ tournant est crée. Celui-ci agit sur le rotor et l'entraîne à une vitesse W
différente de la vitesse du champ tournant.
Si la vitesse entre le stator est le rotor est différente, il y a apparition de FEM
d'induction ( loi de Lenz) dans les circuits rotoriques. Cette FEM crée dans le rotor
des courants rotoriques (résistance des fils) donc création d'un couple moteur qui
essaie de s'opposer à la cause qui lui donne naissance sans pourtant y arriver.
S‘il y arrive alors les FEM s'annulent le courant disparaît le couple devient nul
et le moteur ralenti ( freinage des moteurs en hyper synchronisme )
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3- DEMARRAGE A DEUX VITESSES:
L'inconvénient de ce moteur est que les vitesses de rotation sont fixées à la fabrication.
Le démarrage est basé sur le même principe que le démarrage WINDING, mais
attention les enroulements ne sont jamais couplés ensemble.
A partir de ce schéma de commande comment obtenir la marche automatique
4- TEST DE FIN DE SEANCE:
Donner le schéma de commande et de puissance d'un démarrage rotorique trois temps.
5- CONSTITUTION DU STATOR :
L'armature est constitué par un empilage de couronne découpé dans de la tôle
ferromagnétique. Elles sont maintenues par la carcasse qui est en fonte. Les tôle ont
une épaisseur moyenne de quelques dixièmes de millimètre 0,3 à 0,5 et d'une qualité
de 1,6 W/kg.
Que représente une qualité de 1,6 W/kg ?
Ce sont les pertes magnétiques données en Watt pour une masse de 1 kg sous une
induction de 1 tesla.
Les tôles sont isolées les unes des autres par un vernis ou une oxydation superficielle.
On les dope au silicium pour affaiblir les pertes par HYSTERESIS et par courants
de FOUCAULT.
Sur la couronne on entaille des encoches parallèle à l'axe et équidistantes les unes
des autres.
Les bobinages des stators sont de plusieurs sortes:
-Imbriqués ou enchevêtrés
-Plans
6- CONSTITUTION DU ROTOR :
-Les moteurs à bagues :
Ces types de moteurs ont chaque des phases du rotor reliée à une bague permettant ainsi
de réaliser un couplage à l'extérieur du moteur( démarrage rotorique)
Sont armature est constitué de tôle du même type que celles du stator, solidaire de
l'arbre de rotation, il est muni d'encoche dont le nombre peut être différents de
celui du stator. L'entrefer entre le stator et le rotor est de moins d'un millimètre. les
bobines sont toujours montées en étoile pour atténuer les harmoniques de courant. Les
encoches ont des formes différentes mais sont réparties en deux catégories:
-Les encoches ouvertes:
elles présentent l'avantage d'un montage facile grâce à des gabarits mais génèrent
des harmoniques de courant.
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7- DEMARRAGE A DEUX VITESSES PAR COUPLAGE DE POLES
(DAHLANDER) :
Ce type de moteur ne permet que deux vitesses et dans un rapport de 2. Il est appelé
moteur à commutation DAHLANDER. On à donc des machines à:
1 et 2 p pôles
4 et 8 p pôles
6 et 12 p pôles
Ces machines sont dites à couple constant. Le démarrage est du type :
TRIANGLE SERIE / ETOILE PARALLELE
Le moteur ne comporte que 6 bornes
8- FREINAGE DES MACHINES ASYNCHRONES :
Quels sont les procédés de feinage que l'on connait?
A) Freinage à manque de courant ou de tension.
Le frein est connecté en parallèle sur les bornes du moteur; Il est donc alimenté sous
la même tension. Lorsque l'arret est demandé le moteur est deconnecté du réseau
le moteur n'est plus alimenté est le frein retombe.
Attetion il faut vérifier que lors des démarrages de divers types la tension est suffisante
pour inhiber le frein.
B) Freinage à présence de courantou de courant:
Le freinage peut être manuel ou automatique, il est dans ce cas commandé de facon
complémentaire au contacteur de ligne. L'avantage est que l'on contrôle la tension
d'alimentation et que celle-ci peut être différente de celle du moteur.
C) Freinage par contre courant :
Le principe consiste, après avoir isolé le moteur, à connecter le moteur en inversant
les phases. Ce freinage est très éfficace mais il faut arrêter le moteur avant qu'il ne
tourne dans l'autre sens d'ou l'insertion d' un capteur centrifuge ou autre pour capter le
passage par zéro. Attention lors de ce type de freinage il se produit un couple de torsion
très important de même qu'un fort courant (supérieur à celui du démarrage)
On conseil d'inserer dans le circuit du stator des résistances de limitation.
D) Freinage par fonctionnement en hypersynchronisme :
C'est le cas ou le moteur se trouve entrainé par la charge
Que devient le glissement ?
Que devient le couple ?
Le moteur fonctionne en génératrice il renvoie de l'énergie au réseau il tourne à plus
de 1500 tr/mn il ralenti et devient moteur en ainsi de suite.
On a donc un fonctionnement a couple constant.
E) Freinage par injection de courant continu :
Ce procédé consiste à envoyer après avoir isolé le moteur du courant continu dans
le stator.
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Que fait ce courant ?
Sur deux phases il creé un champ fixe (electro-aimant) qui freine le moteur. On préconise
un courant continu de 1,3In il est fixé par la valeur des résistances des enroulements du
stator (et lui seul). L'alimentation provient du réseau à travers in transformateur abaissseur
débitant dans un pont triphasé mixte la source de tension redressée ne doit pas dépasser
5 % du Un(on préconise 20 volts). Quand le moteur s'arrête on peut maintenir un couple
de maintien
-Les encoches fermées :
Elles amoindrissent les harmoniques mais le bobinage devient manuel
-Quelque soit le mode de pose du bobinage il présente toujours des inconvénients
quelle serait la solution au problème ?
On supprime les têtes de bobine qui creent des harmoniques, on les remplace par
des flasques, et on remplace les conducteurs par des barres conductrices. Les barres
sont brasées ou soudées avec les flasques on a donc un rotor en court circuit.
Donc plus de problèmes de gabarit et de bobinages.
-Quel est l'inconvénient de cette structure ?
Le courant est très important lors du démarrage mais cela procure un fort couple
-Mais comment supprimer (atténuer) cette pointe de courant ?
On ajoute une deuxième cage; Rotor à double cage donc construction plus délicate
-Comment est la résistance de la cage extérieure ?
-Comment est la résistance de la cage intérieure ?
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9- DEMARRAGE DIRECT :
A partir des connaissances acquises donner le schéma de commande et puissance
du démarrage direct.
10-DEMARRAGE STATORIQUE :
ce n'est pas le plus répandu en fait on démarre sous une tension réduite .
Il présente l'avantage de choisir le couple de démarrage et passage des divers temps
sans coupure.
On l'utilise pour démarrer les ventilateurs, ou pompes.
Fonctionnement de la double cage:
Lors du démarrage les courants qui prennent naissances dans la cage extérieure crée
un écran électromagnétique ( loi de LENZ ) empêchant au flux de traverser
la deuxième cage. Le moteur démarre donc essentiellement sur sa cage extérieures.
Les courants circulant dans la cage extérieure diminuent avec la vitesse l'écran s'estompe
et un courant plus important commence à circuler dans cette cage. Le moteur fonctionne
essentiellement pour un faible glissement sur sa cage intérieure.
Comment supprimer les problèmes de fabrication :
On ne fabrique plus qu'une seule cage mais avec des encoches profondes ayant des
formes particulières et dont les barres sont d'un alliage spécial.
Au démarrage se produit l'effet de peau la barre n'est sollicitée que sur une faible partie
(faible pénétration magnétique 9mm pour Cu et 11mm pour Al) la résistance est grande
le moteur démarre la pénétration magnétique augmente ( l’écran s'estompe) la résistance
diminue (40mm pour Cu et 50mm pour Al)
11- DEMARRAGE PAR AUTOTRANSFORMATEUR :
ce procédé utilise un autotransformateur qui est court-circuit en fin de démarrage
Il démarre en trois temps
1er temps : Couplage du transformateur en étoile
2ème temps : Ouverture du point neutre
3ème temps : Couplage du moteur sous pleine tension et ouverture des autres contacteurs
Avec ce dispositif le moteur n'est jamais séparé du réseau donc pas de phénomènes
transitoires
Ce type de démarrage est utilisé pour les moteurs de grosse puissance car Il est cher
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12- DEMARRAGE ETOILE TRIANGLE :
Ce démarrage ne s'applique qu'aux moteurs dont les extrémités des enroulements sont sorties.
Quelles doivent être les tensions d'enroulement pour un réseau de 380 volts
Le couple est divisé dans le rapport au carré de la différence de tension soit 3 de même
que le courant.
Ce type de démarrage présente l'inconvénient d'avoir des courant transitoire lors du
changement de couplage
Démarrage utilisé dans: Machine outil, compresseur centrifuge, machine agricole.
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