SEVCON - Des engins électriques à l`IUT GEII de Cuffies

Didacticiel .V1 pour GEN4
(flux vectoriel pour asynchrone moteur)
SEVCON
Génie
I.U.T G.E.I.I Soissons
Promotion 2008/2009
Electrique www.i.u.t-aisne.fr www.e-
kart.fr
Informatique Nivalle Aurelien, Gauthier Reveret, Amandine
03.23.76.40.12
Industrielle [email protected] 06/02/2009
UNIVERSITE DE PICARDIE JULES VERNE
INSTITUT UNIVERSITAIRE DE TECHNOLOGIE DE L’AISNE
DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE ET INFORMATIQUE INDUSTRIELLE
13, Avenue François Mitterrand, 02880 CUFFIES
: 03 23 76 40 10 : 03 23 76 40 15 : arnaud[email protected]

Sommaire
Page
Introduction, remerciement, avantage du moteur AC 3
I Caractéristiques électriques du variateur GEN4
II Caractéristiques mécaniques du karting
III Caractéristiques électriques du moteur asynchrone
IV Rappel des équations de la commande vectorielle
V Câblage et Présentation des logiciels du variateur
VI Programmation du moto variateur
VII Essai du moto variateur
VIII Conclusions
Bibliographies
Ce document est un premier jet, il y a encore de nombreuses erreurs et interrogations.
Une version 2 devrait arriver très prochainement

Cette étude doit permettre aux étudiants de GEII de comprendre comment fonctionne le variateur de
vitesse SEVCON pour moteur Asynchrone. De plus, ce document devra aider à la mise en œuvre de ce
variateur pour commander un karting électrique pour d’autres équipes.
Le variateur GEN4 est conçu pour commander des moteurs asynchrones avec une commande par flux
vectorielle pour des systèmes élévateurs (transpalette électrique, voiture de golf, chariots…).
Nous allons voir les possibilités de ce variateur sur un véhicule correspondant à un karting électrique.
Mais un rappel historique doit être effectué.
Nous avions monté un variateur ESPAC en octobre 2008 en attendant le variateur GEN4 qui vient juste
de sortir au mois de février 2009. L’ESPAC ne fonctionnait qu’en régulation de vitesse et demandait un
codeur de 48 pas/tour, or le codeur de notre moteur n’était qu’un 32 pas/tour. Ce variateur fonctionnait
très bien mais il avait quelques erreurs de couple à vitesse nulle à cause de la résolution du codeur. Donc,
le karting faisait un tour de roues en avant ou en arrière sans avoir accélérer. Ce qui était dangereux.
Donc, on a changé de variateur pour mettre un « GEN4 » qui peut être asservis en couple. Ce changement
s’est effectué le 20 mars 2009.
Par conséquent, on voudrait faire des remerciements à l’équipe SEVCON
Remerciement
L’I.U.T G.E.I.I de Soissons avec tous ces étudiants,
e-kart remercient toute l’équipe de l’Agence SEVCON
d’Argenteuil pour leurs accueils, leurs explications,
leurs patiences, leurs offres de prix qui ont permis à
ce jour de faire tourner le karting et de comprendre
comment on configure ce variateur « GENFour !»
comme il dise. He oui !, toutes l’équipe parle anglais
couramment avec des contacts quotidien et des voyages
en international qui sont courant pour eux.
Clin d’œille pour les étudiants qui sont résistants à cette
langue.
D’ailleurs les filles et de nombreuses personnes au
salon de la personnalisation technologique sportive ne
parlait qu’en anglais.
Salon du PTS 2008
Pour serrer les cosses du connecteur du variateur, une pince AMP 18-16 est bien utile, sinon une pince
plate. Il faut utiliser du fil souple de 0.75mm.
Les avantages d’un moteur asynchrone par rapport au moteur DC sont
- sa robustesse mécanique (pas d’entretien balai)
- un indice de protection IP 55 (anti poussière et eau) à la place d’un IP 2 (anti doigt seulement).
- De plus, le moteur asynchrone étant plus gros que le moteur DC sa constante de temps thermique
est bien plus grande. Donc, il peut fournir un surcouple plus important que le moteur DC
- les pertes joules du moteur asynchrone étant sur le stator alors que sur le moteur DC elles sont au
rotor, il est plus facile d’évacuer ces pertes et de protéger le moteur par un capteur de température.
la carcasse du moteur asynchrone étant en aluminium cela avantage la dispersion thermique.
- le moteur asynchrone peut monter en vitesse à 5000 tr/mn alors que le moteur DC est saturé à
3000 tr/mn à cause de la limitation de la tension des batteries.
Par contre, la réalisation d’un variateur est plus difficile et le prix du vario est légèrement plus cher
(450 Euros GEN4 à la place de 350 Euros pour un millipak).

I Caractéristiques électriques du variateur GEN4
[1] « GEN4 Product manual » version 2.0° SEVCON fichier PDF de 99 pages
- Onduleur de tension triphasée 28 V avec transistor MOSFET pouvant fournir 450 A max pendant
2 minute et 170A nominal et 540 A en boost 10 s.
- Donc le variateur peut commander des moteurs (P
abs nominal
= 28V.170A.3
0.5
.0.8=6.6 KW).
- L’électronique du variateur est alimenté par du 48 V (fusible 5 A).
- L’accélération est commandée par un potentiomètre 5 kΩ (PB6 de chez Curtis 3 fils) ou par un
module par effet hall propre à SEVCON qui est moins cher et mieux.
- Le freinage électrique peut être commandé par un potentiomètre 5 kΩ ou par un Switch ce qui est
bien utile car de nombreux étudiants appuie en même temps sur le frein hydraulique et la pédale
d’accélération ce qui est fatale pour la consommation énergétique et l’échauffement du frein.
- Le freinage est prioritaire, par rapport à l’accélération.
- Possibilité de commander en couple ou en vitesse avec commande vectorielle flux de (codeur)
- le moteur peut être commandé sans codeur avec une loi U(V)/F(Hz) constant avec un autre
logiciel que DriveWizard
- protection thermique du variateur par PTC (capteur à résistance positive)
- paramétrage de plusieurs profil de fonctionnement, mode Boost, mode économie ou mode lent
pour les gens qui font du karting pour la première fois
- Paramétrage et lecture des données du variateur par bus CAN
II Caractéristiques mécaniques du karting (voir dossier transmission)
Un moteur asynchrone doit entrainer un karting
électrique par l’intermédiaire d’une courroie cranté.
La poulie du moteur Dm a 18 dents et la poulie des
roues Da à 65 dents.
Les roues arrière ont un rayon de 12.5 cm.
Le moteur est alimenté par un onduleur via des
batteries 48 V.
fig 1 : Transmission du karting
Moteur
asynchrone Réducteur Dm/Da
18/65
Roue
12.5cm
P
absorbée
P
utile moteur
N tr.mn
-
1
N
roue (
tr.mn
-
1
) Vitesse
linéaire
Couple
moteu r
Couple
meca
force
resistante
Fig 2 : schéma fonctionnel de la transmission mécanique
J= = 0.24 Kg.m
2
J (inertie du karting ramené sur l’arbre moteur)
Dm/Da (réducteur de vitesse)
V=
1000
3600
R
D
D
60
2N
roue
a
m
moteur
⋅⋅⋅
π⋅⋅
N vitesse du moteur tr.mn
-
1
V (km/h)
L’étude de la transmission a été effectué dans le dossier [2] « Etude
transmission karting didacticiel V.1 pour millipak » Arnaud Sivert I.U.T
GE.I.I Soissons 36 pages

III Caractéristiques électriques du moteur asynchrone
La plaque signalétique du moteur asynchrone est la suivante du fabricant ABM :
Codeur
SKF
32
pas par tour
Ref=6205/VU102
En 10V
Fig 3 : plaque signalétique du
moteur
Il n’a pas été facile d’avoir la documentation de ce moteur.
On peut voir sur le schéma mécanique fig 4 qu’il y a 2 CTP KTY 83/122 dans le moteur.
Après quelques mesures, les 2 CTP ont été mises en série. Pourquoi ? (mesure sur 2 bobinages peut être)
Les impédances en fonction de la température sont les suivantes :
T=0°C R=1656Ω
T=25°C R=2020Ω
T=40°C R=2260Ω
T=60°C R=2601Ω
T=80°C R=2974Ω
T=100°C R=3374Ω
Le variateur limitera le courant moteur à partir de 90°C et se coupera à 100°C.
Entre la température interne du moteur et externe, il y a une différence de 10°C.
Lors de son refroidissement naturel, il faut 40 minutes pour avoir une diminution de 10°C
Nous n’avons pas eut le temps de faire d’autres mesures