Commande par onduleur d`un moteur asynchrone chargé par frein à

Moteur asynchrone-frein à poudre magnétique_
Plate-forme 3E (Électricité, Electronique, Electrotechnique) C.E.S.I.R.E. – Université J.Fourier Grenoble 1
Commande par onduleur d'un moteur asynchrone chargé par frein à poudre
magnétique
(J.Beille - [email protected] Version Février 01)
Figure 1
Figure 2

Moteur asynchrone-frein à poudre magnétique_
Plate-forme 3E (Électricité, Electronique, Electrotechnique) C.E.S.I.R.E. – Université J.Fourier Grenoble 2
TP2
Commande par onduleur d'un moteur asynchrone chargé par frein à poudre magnétique
I. Conception générale du TP :
• Le moteur asynchrone (rotor à cage) étudié sera alimenté par un onduleur autonome à
fréquence variable (photographie figure 1). La tension continue d'entrée de l'onduleur est fournie
par un pont redresseur monophasé commandé à quatre thyristors. On considèrera que la
puissance électrique absorbée par le moteur est égale à la puissance électrique continue fournie
par le redresseur.
• Le moteur entraîne un frein à poudre magnétique qui permet de lui opposer un couple résistant
réglable, par l'intermédiaire d'une unité de commande électronique UC. Il faut noter que même
pour un réglage au minimum, le frein oppose déjà un petit couple au moteur, que l'on ne
s'étonnera pas de voir affiché par l'unité de commande.
• L'UC reçoit des informations :
a) d'une génératrice tachymétrique, entraînée par le moteur, qui délivre une tension
proportionnelle à la tension (1 V correspond à 1000 tr/mn).
b) d'un capteur de température, situé dans le moteur, permettant d'interrompre les _ssais en cas
d'échauffement excessif.
Le montage est schématisé à la figure 2 .
II. Lecture des caractéristiques du moteur asynchrone repérage de l'appareillage et
câblage:
• Relevez les données de la plaque signalétique. Déterminez les conditions nominales en
couplage triangle et en couplage étoile. Sachant que l'onduleur délivre une tension composée
efficace maximum de 220 V, quel est le couplage qui permet d'obtenir les conditions nominales ?
• Repérez sur le bornier du moteur la façon de réaliser le couplage étoile et le couplage triangle
et faites en le schéma sur votre compte rendu. Le schéma des connexions des enroulements aux
cosses est donné à la figure 3 :
• Le châssis vertical porte, de la gauche vers la droite : l'alimentation secteur, l'unit_ de
commande à MLI, N° 735 291, une boîte de connexion 735 296 intermédiaire, l'onduleur
proprement dit N° 7350295, enfin l'unité de commande du frein magnétique.
Câblage du montage :
• amenez le 220 V alternatif à l'onduleur (bornes N et L)
• câblez les enroulements stator en triangle
• raccordez les trois phases du moteur aux bornes Ph1, Ph2, Ph3 de l'onduleur
• raccordez les sorties de la dynamo tachymétrique aux entrées correspondantes de l'UC du
frein
• -raccordez les châssis à la terre de l'installation
• connectez la sortie température moteur à l'entrée sécurité correspondante sur l'onduleur et en
parallèle sur l'alimentation du frein magnétique.

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Figure 3
Figure 4
Figure 5

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S'il y a échauffement, le contact de la sécurité s'ouvre, l'alimentation du frein est mise hors
service, mais l'onduleur est toujours actif et le moteur continue à tourner. Coupez alors
l'alimentation du frein et laissez tourner le moteur à vide pour refroidissement.
Branchement des appareils de mesure (4 contrôleurs, 1 voltmètre à aiguille)
Pour l'ensemble moteur asynchrone et sa commande : branchez des contrôleurs entre UZ- et UZ+
(tension continue Uond), entre A et UZ+ (tension continue UAZ permettent d'obtenir le courant
absorbé par l'onduleur Iond = UAZ/0,05 = 20 UAZ), entre Ph1 et Ph2 branchez le voltmètre
alternatif à aiguille du banc vertical (tension alternative composée Uas). Branchez un contrôleur
en série sur la sortie Ph1 pour mesurer le courant ligne Ias (position courant alternatif, calibre
10 A).
Repérage des modes de fonctionnement de l'unité de commande à MLI (schéma figure 4):
Sur l'unité de commande à MLI on dispose d'un "Display Mode" permettant la sélection d'une
parmi 7 grandeurs, par impulsions sur le bouton poussoir correspondant. On dispose aussi d'un
"Input Mode" : on peut choisir un mode d'entrée des données par voie analogique (tension entre -
10 et +10 V), par action impulsionnelle, par voie digitale (interface série ou parallèle). On
utilisera l'action impulsionnelle. Voici la signification des différents symboles :
U : Tension moteur Uas délivrée par l'onduleur (cette tension est calculée en fonction de la fréquence du courant
moteur et tient compte de la chute de tension ohmique si KR est _ 0)
C : Courant mesuré moteur Ias
F : Fréquence fmot des tensions et courants moteur délivrés par l'onduleur (cette fréquence est égale à la fréquence
de consigne fc définie plus bas, s'il n'y a pas compensation du glissement, sinon elle tient compte de la valeur du
glissement)
P : Puissance nominale du moteur
0 :Tension nominale Un,as
1 : Courant nominal In,as
2 : Fréquence nominale
3 : Valeur de consigne de la fréquence fc
4 : Limite du courant
5 : Limite de fréquence
6 : Temps de montée de la fréquence moteur après un saut de 100 % de la consigne
7 : Constante de compensation du glissement (si elle est _ 0, elle intervient dans l'élaboration de fmot)
8 : Constante KR de compensation de chute ohmique dans les enroulements
9 : Tension de démarrage pour la génération d'un couple de décollage plus élevé
a : Constante U/fc
b : Type de modulation
c : Courant magnétisant ou courant à vide (utilisé pour les calculs internes)
L'onduleur fonctionne à U/fc = cte en dessous de la tension nominale Un,mot. Ce
fonctionnement correspond à un flux magnétique maximum. Au dessus de la fréquence nominale
fn,mot, la tension est maintenue constante à Un,as. On est dans une zone d'affaiblissement de champ.
Le couple maximum décroît alors à fréquence croissante.
Pour démarrer le moteur asynchrone : Dans "Display Mode", on sélectionne f, dans "Input
Mode", on sélectionne l'entrée impulsionnelle, on monte la valeur de la fréquence de 0 à la valeur
désirée.
Pour arrêter le moteur asynchrone : On abaisse la fréquence jusqu'à 20 Hz, puis on coupe
l'alimentation de l'onduleur.

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III. Etude du moteur à fréquence fixe :
Ajustez la fréquence de consigne à 50 Hz. Placez l'unité de commande du frein en
position "Manuel 1". Faire 5 ou 6 points de mesure correspondant à des valeurs de couple
croissant jusqu'à une valeur du courant ligne de 1,2 Ias,n = 1,8 A.
On relèvera : Uond, Iond, Uas, Ias, UDT, N (fréquence de rotation en tours/mn, lue sur le cadrant de
l'UC), Cas(couple moteur lu sur le cadrant de l'UC).
Pour chaque point de mesure, calculez le facteur de puissance et le rendement η =
ondond
as
I . U
. C Ω
Présentation des résultats :
1)
Uond Iond Uas Ias Cas UDT
2)
Pa=UondIond N Cas Pu=CasΩ η=Pu/Pacosφ=Pa/Sa
Tracez les courbes représentant Cas(N), Ias(N), cosφ(N) et η(N).
L'échelle des fréquences s'étendra de 2500 à 3000 tr/mn. Commentez les courbes obtenues.
On fera également le calcul du couple utile à partir du bilan des puissances pour les mesures
précédentes, ainsi que de la précision obtenue en utilisant les précisions des différents appareils
de mesure utilisés. On tracera les points obtenus avec les barres d'incertitude. Le point nominal
de la plaque signalétique tombe-t-il dans la plage d'incertitude de la courbe.
On donne la valeur de la résistance à froid d'un enroulement : R = 38 Ω et à chaud : R = 44 Ω.
Pour les conditions nominales on donne les pertes fer stator Pfs,as = 40 W et les pertes mécaniques
Pm,as = 40 W.
IV. Tracé automatique de caractéristiques
IV.1. Effet de la compensation de chute de tension ohmique au stator :
La chute de tension ohmique au stator est une cause d'affaiblissement du couple en charge. On
peut rentrer une valeur entre à et 100 V/A sur la position 8 en "Display Mode" (compensation
IxR). Cette compensation augmente la tension proportionnellement au courant pour corriger le
couple.
• Répondre aux questions : la chute de tension ohmique est-elle la seule source
d'affaiblissement de couple en charge ? Peut-on compenser exactement le couple avec ce
réglage? La compensation est-elle plus critique à grande vitesse ou à petite vitesse ?