TD CEM2.1 - TSI Ljf.html

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CEM Conversion électromécanique
TD CEM-2.1
Moteur asynchrone
Td CEM 2.1
Td
TSI1
X
La conversion électromécanique
d’énergie
Période
La machine asynchrone triphasée
Cycle 2 : Conversion électromécanique
TSI2
1
2
3
4
5
X
Durée : 3 semaines
Exercice n°1 : Moteur asynchrone à cage : plaque signalétique
Sur la plaque signalétique d’un moteur asynchrone triphasé à cage, on lit les indications suivantes :
- 230/400 V ;
- 70/40 A ;
- 50 Hz ;
- Cosφ = 0,86 pour N = 725 tr.min-1.
La résistance d’un enroulement du stator a été mesurée à chaud, sa valeur est de 0,15Ω. Les pertes fer
sont de 500 W.
On néglige les pertes mécaniques.
Q1 Déterminer le mode d’association des enroulements du stator.
Q2 Calculer la vitesse de synchronisme et le nombre de paires de pôles par phase.
Q3 Calculer les pertes par effet Joule dans le stator.
Q4 Calculer le glissement.
Q5 Calculer le rendement du moteur.
Exercice n°2 : Moteur asynchrone à cage : bilan de puissance
Un moteur asynchrone triphasé tétrapolaire est alimenté par un réseau 400 V - 50 Hz. La résistance du
stator mesurée entre deux fils de phase est de 0,9Ω. En fonctionnement à vide, le moteur absorbe un
courant de 3 A et une puissance de 420W.
Q1 Calculer les pertes fer du stator et les pertes mécaniques en les supposant égales.
En charge nominale, la puissance utile sur l’arbre du rotor est de 4 kW, le facteur de puissance de 0,85 et
le rendement de 0,87.
Q2 Calculer l’intensité du courant absorbé.
Q3 Calculer les pertes Joule au stator.
Q4 Calculer le glissement et la vitesse du rotor exprimée en nombre de tours par minute.
Q5 Calculer le couple utile.
Exercice n°3 : Moteur asynchrone : expression simplifiée du couple
Un moteur asynchrone triphasé, à rotor en court-circuit, possède des enroulements statoriques
hexapolaires branchés en étoile. Sa plaque signalétique porte les indications suivantes :
- tension d’alimentation : 440 V, 60Hz ;
- puissance utile : 3,7 kW;
- vitesse : 1140 tr.min-1 ;
- cosφ = 0,8.
Analyser
Modéliser
Résoudre
Choisir une démarche de résolution
Expérimenter
Concevoir
Savoirs faires associés
Proposer une méthode de résolution permettant la détermination des courants, des tensions, des puissances
échangées, des énergies transmises ou stockées.
Procéder à la mise en œuvre d'une démarche de résolution analytique
Savoirs faires associés
Construire graphiquement les lois de l’électricité à partir des vecteurs de Fresnel
Déterminer les caractéristiques mécaniques de l’actionneur
Déterminer le point de fonctionnement
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Moteur asynchrone
Á la charge nominale le moteur absorbe un courant en ligne d’intensité 6,9 A. La résistance, mesurée à
chaud, entre deux bornes du stator est de 0,9Ω. Au démarrage, le moteur développe un couple utile de 85
Nm.
On considérera la caractéristique mécanique C = f (n) comme une droite dans sa partie utile et on
négligera les pertes mécaniques (le couple utile sera donc égal au couple électromagnétique).
Q1 Calculer la vitesse de synchronisme, le glissement, la puissance absorbée au régime nominal et le
couple utile nominal développé.
Q2 Calculer les pertes fer au stator et les pertes Joule au rotor.
Q3 Calculer entre quelles valeurs varie le couple utile au démarrage lorsque la tension d’alimentation varie
de ±5V.
Q4 Calculer la vitesse de rotation lorsque, le couple résistant restant constant et égal au couple nominal, la
tension d’alimentation chute de 5 V.
Exercice n°4 : Essai du moteur asynchrone
On considère un moteur asynchrone triphasé de caractéristiques suivantes : 50 Hz, 230/400V,
Pa = 7 kW, Nn = 1450 tr.min-1, facteur de puissance nominal 0,88.
Le stator étant monté en étoile on a procédé aux essais suivants :
A : Essai à vide sous tension nominale, moteur entraîné à la vitesse de synchronisme, rotor en
court-circuit : courant absorbé en ligne 4,6A, Pa = 300W.
B : Essai à vide sous tension nominale, rotor en court-circuit : courant en ligne 5A, Pa = 600 W le
glissement est de 1,33%.
C : Essai à vide à l’arrêt rotor ouvert : U10 = 400 V, U20 = 72V. Le rotor est couplé en étoile
Puissance et courants :
Q1 Calculer la puissance réactive absorbée lors de l’essai A.
Q2 Déterminer la valeur du courant en ligne au point de fonctionnement nominal.
Modèle équivalent :
Q3 A l’aide du modèle simplifié d’une phase, déterminer la relation du couple électromagnétique en
fonction du glissement.
J1
J2
L2
R2
J10
V1
RF
L1
R2/(g-1)
Q4 Déterminer L1, L2, R2 et RF .
Bilan de puissance au point de fonctionnement nominal :
Q5 Déterminer les pertes joules du stator.
Q6 Déterminer les pertes fer stator.
Q7 Calculer les pertes joules du rotor.
Q8 Déterminer les pertes mécaniques.
Q9 En déduire la puissance utile.
Q10 Calculer le rendement.
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