Étude du moteur asynchrone triphasé - Sn-Bretagne

TP N° 17 : Le Moteur asynchrone
monophasé
DÉROULEMENT DE LA SÉANCE
TITRE
ACTIVITÉS PROF
ACTIVITÉS ÉLÈVES
MOYEN
DURÉE
-
Fin du T.P. { 4 heures}
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Tableau de comité de lecture
Date de lecture
27 mars 2004
Lecteurs
CROCHET David
Observation
Première écriture et réaménagements mineurs
Remarques rédacteur
Date modifications
27 mars 2004
Quote of my life :
Fournir ma contribution aux autres est ma philosophie.
Et la vôtre ?
Si vous avez lu ce T.P. et que vous avez des remarques à faire, n'hésiter pas et écrivez-moi à l'adresse suivante :
Ce dossier contient :
E-Mail :
Adresse Professionnel :
[email protected]
David Crochet
Apt. 82
 Un dossier élève (pages 4 à -)
17, rue des sorbiers
 Un dossier prof (pages - à - )
50000 Saint-Lô
 Un dossier ressource (page - à -)
 Un transparent (page - )
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TP N° 17
Le moteur asynchrone monophasé
Niveau : Tale BEP ELEC
Lieu : Salle de mesure
Durée : 4 heures
Organisation : groupe ½ classe, travail par binôme
LIAISON AU RÉFÉRENTIEL

PRÉ-REQUIS
Les élèves doivent être capables :
OBJECTIFS
Les élèves devront être capables de :
NIVEAU D'APPRENTISSAGE
-
Apprendre à (savoir intégré)
Apprendre à (savoir actif)
MÉTHODE
-
Active
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EXPÉRIMENTATION SCIENTIFIQUE
B.E.P. ELEC
MESURES ET ESSAIS
DOSSIER PÉDAGOGIQUE
TP N° 17
Le Moteur
Asynchrone
Monophasé
Objectif :
-
Matériel :
- Moteur asynchrone monophasé
- Un wattmètre
-
Documents :
- Formulaire
- Cours de techno-schéma
- Cours de mesures et essais
Secteur : Salle de mesure et d'essais
Durée : 4 heures
Nom, Prénom :
Classe, Groupe :
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TP 17 - Étude du moteur asynchrone monophasé
1. Partie Théorique : Moteur à courant continu
Caractéristique du moteur à courant continu :
- Inducteur : Ue = 240 V
Re = 150 
- Induit : U = 240 V I = 15 A
R= 1,4 
-1
n = 1235 min
1.1. Calculer le courant circulant dans l'inducteur
1.2. Calculer la force contre-électromotrice E du moteur
1.3. Calculer la puissance totale absorbée par le moteur
1.4. Calculer les pertes par effet joules du moteur (inducteur et induit)
1.5. Calculer le coefficient électromécanique k du moteur
1.6. Avec ce coefficient, calculer la valeur du couple du moteur
1.7. Calculer la puissance utile de ce moteur
1.8. Calculer le rendement de ce moteur.
2. Partie théorique : Moteur asynchrone
Un moteur asynchrone triphasé 230/400 V 50 Hz, cos  = 0,8 et  = 0,8 est
alimenté sous une tension entre fils de phases de 230 V
Il fournit une puissance de 30 kW sous 974 min-1.
2.1. Quel est la tension que peut supporter un enroulement du moteur ? Expliquer
votre résultat
2.2. Quel va être le couplage de ce moteur ?
2.3. Calculer la puissance absorbée par ce moteur
2.4. Calculer l'intensité absorbée par ce moteur
2.5. Déterminer la vitesse de synchronisme de ce moteur
2.6. Quel est le nombre de pôle de ce moteur (ou le nombre de paire de pôles) ?
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2.7. Calculer le glissement
2.8. Calculer le couple de ce moteur
2.9. Calculer la valeur de la résistance d'un enroulement, sachant qu'une mesure à
l'ohmmètre entre les bornes U1 et V1, moteur avec son couplage, donne
0,098 .
3. Partie théorique : Alimentation par une batterie de 12 V
Un circuit électrique comprend 2 lampes 12 V, 12 W et 3 lampes 12 V, 3 W. Ces
4 lampes montées en parallèles sur une batterie de 12 V. La capacité de cette batterie
est de 60 Ah. Sa force électromotrice est de 12,1 V. Pendant le fonctionnement, la
tension mesurée à ses bornes est de 12 V.
3.1. Calculer la puissance totale de la charge
3.2. Calculer l'intensité délivrée par la batterie
3.3. Calculer la durée de fonctionnement de la batterie si au départ, elle est chargée
au maximum.
3.4. Calculer la résistance interne de la batterie
3.5. Calculer la valeur du courant de court-circuit ICC de la batterie
4. Partie pratique : Moteur monophasé à vide et en charge
4.1. Proposer un schéma de montage avec les mesureurs nécessaires pour relever à
vide puis en charge à la puissance nominale P, S, Q et cos  par mesure
directe.
4.2. Proposer un mode opératoire (indiquer comment vous allez faire [allumer tel
truc, baisser tel bouton, augmenter progressivement tel machin…]) pour
effecteur ces essais en toute sécurité
4.3. Proposer un tableau permettant de regrouper les résultats de ces essais
4.4. Monter vos explications et schémas au professeur et avec son accord, effectuer
le montage
4.5. Effectuer vos mesures
4.6. Compléter votre tableau
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4.7. Représenter le diagramme de puissance (triangle des puissances) relatifs à
l'essai à vide et à l'essai en charge
4.8. Commenter vos résultats (comparer le cos  à vide et en charge, comparer le
courant en ligne à vide et en charge, comparer par rapport aux informations de
la plaque signalétique)
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EXPÉRIMENTATION SCIENTIFIQUE
B.E.P. ELEC
MESURES ET ESSAIS
DOSSIER PÉDAGOGIQUE
TP N° 17
Le Moteur
Asynchrone
Monophasé
Objectif :
-
Matériel :
- Moteur asynchrone monophasé
- Un wattmètre
-
Documents :
- Formulaire
- Cours de techno-schéma
- Cours de mesures et essais
Secteur : Salle de mesure et d'essais
Durée : 4 heures
Nom, Prénom :
Classe, Groupe :
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TP 17 - Étude du moteur asynchrone monophasé
1. Partie Théorique : Moteur à courant continu
Caractéristique du moteur à courant continu :
- Inducteur : Ue = 240 V
Re = 150 
- Induit : U = 240 V I = 15 A
R= 1,4 
-1
n = 1235 min
1.1. Calculer le courant circulant dans l'inducteur
Ue = Re Ie  Ie =
Ue
240
=
= 1,6
150
Re
Ie = 1,6 A
1.2. Calculer la force contre-électromotrice E du moteur
U = E + RI  E = U – RI = 240 – 1,415 = 219
E = 219 V
1.3. Calculer la puissance totale absorbée par le moteur
Pa = UI + UeIe = 24015 + 2401,6 = 3,98.103
Pa = 3,98 kW
1.4. Calculer les pertes par effet joules du moteur (inducteur et induit)
Pj = Re.Ie² + RI² = 1501,6² + 1,415² = 699
Pj = 699 W
1.5. Calculer le coefficient électromécanique k du moteur
E = k  k =
E
E
219
= =
= 1,69
1235π
Ω πn
30
30
k = 1,69 V.s
1.6. Avec ce coefficient, calculer la valeur du couple du moteur
C = kI = 1,69  15 = 25,4
C = 25,4 Nm
1.7. Calculer la puissance utile de ce moteur
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Pu = C = C
πn
1235π
= 25,4 
= 3,28.103
30
30
Pu = 3,28 kW
1.8. Calculer le rendement de ce moteur.
=
Pu 3,28.103
=
= 0,825
Pa 3,98.103
 = 82,5 %
2. Partie théorique : Moteur asynchrone
Un moteur asynchrone triphasé 230/400 V 50 Hz, cos  = 0,8 et  = 0,8 est
alimenté sous une tension entre fils de phases de 230 V
Il fournit une puissance de 30 kW sous 974 min-1.
2.1. Quel est la tension que peut supporter un enroulement du moteur ? Expliquer
votre résultat
La tension que peut supporter un enroulement correspond au premier nombre, donc
230 V
2.2. Quel va être le couplage de ce moteur ?
Si un enroulement supporte 230 V, ce moteur doit être couplé en triangle
puisqu'entre 2 phases on à 230 V
2.3. Calculer la puissance absorbée par ce moteur
=
Pu
P
30.103
 Pa = u =
= 37,5.103
Pa
η
0,8
Pa = 37,5 kW
2.4. Calculer l'intensité absorbée par ce moteur
Pa = 3 UI cos   I =
Pa
=
3Ucos 
37,5.103
= 117
3  230  0,8
I = 117 A
2.5. Déterminer la vitesse de synchronisme de ce moteur
La vitesse de synchronisme est de 1000 min-1
2.6. Quel est le nombre de pôle de ce moteur (ou le nombre de paire de pôles) ?
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p=
f
50
=
=3
1000
n
60
Le nombre de paires de pôles est de 3
2.7. Calculer le glissement
g=
n s  n 1000  974
=
= 0,026
1000
ns
g = 2,6 %
2.8. Calculer le couple de ce moteur
Pu = C  C =
Pu Pu
30.103
= =
= 294
974π
Ω πn
30
30
C = 294 Nm
2.9. Calculer la valeur de la résistance d'un enroulement, sachant qu'une mesure à
l'ohmmètre entre les bornes U1 et V1, moteur avec son couplage, donne
0,098 .
Si le moteur est couplé en étoile, entre U1 et V1, je traverse 2 enroulements, donc la
résistance d'un enroulement est de 49 m
3. Partie théorique : Alimentation par une batterie de 12 V
Un circuit électrique comprend 2 lampes 12 V, 12 W et 3 lampes 12 V, 3 W. Ces
4 lampes montées en parallèles sur une batterie de 12 V. La capacité de cette batterie
est de 60 Ah. Sa force électromotrice est de 12,1 V. Pendant le fonctionnement, la
tension mesurée à ses bornes est de 12 V.
3.1. Calculer la puissance totale de la charge
P = 2  12 + 3  3 = 33
P = 33 W
3.2. Calculer l'intensité délivrée par la batterie
P = UI  I =
P
33
= = 2,75 A
U 12
I = 2,75 A
3.3. Calculer la durée de fonctionnement de la batterie si au départ, elle est chargée
au maximum.
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Q = It  t =
Q
60
=
= 21,8
I
2,75
t = 21,8 h soit 21 h 49 min 5 s
3.4. Calculer la résistance interne de la batterie
U = E + RI  R =
U  E 12,1  12
=
= 36,3.10-3
I
2,75
R = 36,3 m
3.5. Calculer la valeur du courant de court-circuit ICC de la batterie
ICC =
E
12,1
=
=332
R
36,3.10-3
ICC = 332 A
4. Partie pratique : Moteur monophasé à vide et en charge
4.1. Proposer un schéma de montage avec les mesureurs nécessaires pour relever à
vide puis en charge à la puissance nominale P, S, Q et cos  par mesure
directe.
4.2. Proposer un mode opératoire (indiquer comment vous allez faire [allumer tel
truc, baisser tel bouton, augmenter progressivement tel machin…]) pour
effecteur ces essais en toute sécurité
4.3. Proposer un tableau permettant de regrouper les résultats de ces essais
4.4. Monter vos explications et schémas au professeur et avec son accord, effectuer
le montage
4.5. Effectuer vos mesures
4.6. Compléter votre tableau
4.7. Représenter le diagramme de puissance (triangle des puissances) relatifs à
l'essai à vide et à l'essai en charge
4.8. Commenter vos résultats (comparer le cos  à vide et en charge, comparer le
courant en ligne à vide et en charge, comparer par rapport aux informations de
la plaque signalétique)
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