TP CEB-2.1 Variation de vitesse d`un moteur asynchrone

CEM : Conversion électromécanique d'énergie TP CEM-2.1 variation de vitesse MAS
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Moyens : Le sous-système barrière Sympact
Prérequis : Cours CEM 2 moteurs asynchrones
Groupes : binôme
Durée : 1h30
Problème technique :
La barrière possède un moteur asynchrone triphasé. On souhaite pouvoir modifier la vitesse de fermeture
et d’ouverture ainsi que le couple de maintien.
L'étudiant doit retenir :
 Identifier les liens entre chaîne d’énergie et chaîne d’information
 Associer les grandeurs physiques aux échanges d’énergie et à la transmission de puissance
 Identifier les pertes d’énergie dans un convertisseur statique d’énergie, dans un actionneur ou
dans une liaison
 Modéliser l’association convertisseur statique-machine
TP CEB-2.1
Variation de vitesse d’un moteur asynchrone

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1 Mise en situation : Analyse fonctionnelle :
La barrière SYMPACT est un dispositif de contrôle d'accès qui possède
différentes configurations lui permettant de s’adapter à différents contextes
d’utilisation : parkings payants, parcs privés, campings ou utilisation autoroutière
(péages et télé péages).
La montée et la descente de la barrière sont pilotées par un moteur asynchrone
triphasé par l’intermédiaire d’un réducteur de vitesse et d’un système de
transformation de mouvement. Un variateur de vitesse fournit la loi de
commande du moteur pour permettre le pilotage de la position.
Le pupitre de commande ci-contre permet de visualiser le trajet de l’énergie
électrique, de la source au récepteur (actionneur) :
Q 1 A partir de ces informations, nommer dans la chaîne d’énergie ci-dessous
les constituants des fonctions ALIMENTER, DISTRIBUER et CONVERTIR.
Identifier et caractériser précisément les grandeurs d'entrée et de sortie de la fonction DISTRIBUER.
2 Etude de la conversion monophasée triphasée :
Le variateur de vitesse utilisé est composé d’une source de tension continue élaborée à partir d’un pont redresseur
monophasé, d’un circuit de filtrage, d’un onduleur permettant la transformation d’une tension continue en une
tension alternative de fréquence variable.
Q 2 Compléter le schéma fonctionnel ci-dessus en rajoutant les symboles correspondant à la forme
d'énergie.

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Q 3 Préciser ci-dessous la fonction des éléments constitutifs du variateur de vitesse.
Pont redresseur
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Filtrage
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Onduleur
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Mise en service de la barrière :
- Dans le menu "Démarrer", accéder au système "Barrière Sympact", puis lancer le logiciel de
communication.
- Faire "Piloter et mesurer" puis "Piloter". Etablir la connexion avec le variateur.
- Afin que le moteur soit en permanence
alimenté, modifier les paramètres :
- fermeture et ouverture : 10 Hz ;
- maintient : 5 Hz.
Mesure des grandeurs électriques nécessaires en entrée de la chaîne
d’énergie
Câblages
- HORS TENSION, relier la mesure de tension entre phase (L) et neutre
(N) de l’alimentation monophasée à l’entrée 1 de l’oscilloscope à entrées
différentielles Scopix.
- Placer une PINCE AMPEREMETRIQUE sur le fil de phase ; connecter la
pince à l’entrée 2 de l’oscilloscope.
FAIRE IMPERATIVEMENT VERIFIER VOTRE CÂBLAGE PAR LE
PROFESSEUR.

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Mesures
Q4 Manœuvrer la barrière, régler l’oscilloscope et relever les mesures suivantes lors de la fermeture (pour
V
mono
= valeur efficace, servez-vous du menu "Measure" de l’oscilloscope) :
Le courant n’étant pas sinusoïdal, on doit calculer la puissance active P
mono
consommée par le système en
s’appuyant sur l’expression générale =  . 
Afficher et reproduire ci-dessous, le signal produit v(t) x i(t) (menu "Math"), puis relever sa valeur moyenne
P
mono
.
Q 5 Visualiser la forme de la tension v
e
(t) et le courant i
e
(t). Justifier la non linéarité du courant.
On se place cette fois-ci en sortie du variateur de vitesse, côté triphasé.
Placer les appareils de mesure permettant de relever :
- les formes d'ondes u
s
(t) et i
s
(t)
- La puissance délivrée par le variateur
- La fréquence du signal courant
- La valeur efficace de tension et du courant de sortie
Q 6 Relever la valeur de la tension efficace Us appliquée au moteur lors de la
fermeture de la barrière
Q 7 Préciser le couplage à adopter sachant que la tension nominale d’un
enroulement est de 230 V.
Q 8 Relever la puissance délivrée par le variateur lors de la fermeture de la barrière et en déduire le
rendement du convertisseur statique d'énergie.
Us =
C
hoix couplage :
Ps = η =

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3 Comportement du moteur : variation de vitesse
- Placer 1 pince ampèremétrique sur une phase d’alimentation du moteur. Visualiser le résultat à
l’oscilloscope.
- Modifier les paramètres d’ouverture / fermeture en choisissant une fréquence de 20 Hz.
- Manœuvrer la barrière.
Q9 Quel paramètre électrique permet de faire varier la vitesse de rotation d’un moteur asynchrone ?
Q 10 Pour différentes valeurs de fréquence, effectuer les relevés suivants :
• Tension et Courant d’alimentation du moteur, vitesse de rotation
Fréquence fs
Tension Us
Intensité Is
Vitesse (tr
/mn)
10
20
3
0
Q 11 Tracer la caractéristique Us=f(fs) et Is= f(fs) sur le même système d'axe.
Q 12 Calculer pour toutes les valeurs de mesures le rapport Us/fs
On donne ci-dessous, la loi d’entrée sortie du mécanisme d’entraînement de la lisse.
A partir des caractéristiques du
motoréducteur accessibles dans le
dossier classe :
Q 13 Pour la consigne vitesse du
moteur correspondant à 20 Hz
déterminer pour une phase de
fermeture :
- La vitesse de synchronisme n
s
- Le glissement g
- La puissance utile du moteur
- Le rendement de l’ensemble
f(Hz
)
25
30
40
35
45
50
60
55