variateur mot asynchrone GEN4 secon IUT Ainsne - e-Kart

UNIVERSITE DE PICARDIE JULES VERNE
INSTITUT UNIVERSITAIRE DE TECHNOLOGIE DE L’AISNE
DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE ET INFORMATIQUE INDUSTRIELLE
13, Avenue François Mitterrand, 02880 CUFFIES
Génie
I.U.T G.E.I.I Soissons
Electrique www.i.u.t-aisne.fr www.e-
kart.fr
Informatique
DOUSSAULT Thomas
-
BABRON Jérémy
Tuteur M. SIVERT
Industrielle [email protected] 02/04/2010

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Sommaire
I - Introduction, Remerciements, Avantages du moteur AC ......................................................................... 3
II - Caractéristiques électriques du variateur GEN4 ..................................................................................... 4
III - Caractéristiques mécaniques du karting (voir dossier transmission) ..................................................... 4
IV - Caractéristiques électriques du moteur asynchrone .............................................................................. 5
V - Rappel des équations de la commande vectorielle ............................................................................... 10
VI - Caractéristiques du moto variateur ...................................................................................................... 10
VII - Câblage et Présentation des logiciels du variateur SEVCON GEN4 ................................................ 12
VIII - Configuration et Programmation du moto variateur ......................................................................... 18
IX - Essai du moto variateur ....................................................................................................................... 26
X – Etude énergétique de la batterie ........................................................................................................... 28
XI - Conclusion ........................................................................................................................................... 32
XII - Bibliographies .................................................................................................................................... 32

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I - Introduction, Remerciements, Avantages du moteur AC
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.
Remerciements
L’I.U.T G.E.I.I de Soissons avec tous les étudiants qui ont aidé à réaliser ce karting, l’Agence
SEVCON d’Argenteuil pour leurs réponses, leurs explications, leurs patiences, leurs offres de prix qui
ont permis à ce jour de faire tourner le karting et de comprendre comment configurer ce variateur
«GEN4»
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 ces pertes
sont au rotor, il est plus facile d’évacuer ces pertes et de protéger le moteur par un capteur de
température.
De plus 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 c’est pourquoi le prix du variateur est légèrement
plus cher (550 Euros pour un GEN4 au lieu de 450 Euros pour un millipak).

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II - Caractéristiques électriques du variateur GEN4
D’après « GEN4 Product manual » [1] 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 minutes, 180A en nominal et 540 A en Boost pendant 2 s.
- Donc le variateur peut commander des moteurs (P
abs nominal
= 28V.180A.3
0.5
.0.8=6.6 KW).
- L’électronique du variateur est alimentée par du 48 V (fusible 5 A).
- L’accélération est commandée par un potentiomètre 5 kΩ (PB6 3 fils) ou par un module à effet
hall propre à SEVCON (SEVControl).
- Le freinage électrique peut être commandé par un potentiomètre 5 kΩ ou par un Switch ce qui est
bien utile car de nombreux pilotes appuient en même temps sur le frein hydraulique et la pédale
d’accélération ce qui est préjudiciable 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 de flux (codeur)
- le moteur peut être commandé en couple 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 via un PC.
III - Caractéristiques mécaniques du karting (voir dossier transmission)
Un moteur asynchrone doit entrainer un karting
électrique par l’intermédiaire d’une courroie crantée.
La poulie du moteur Dm est composée de 18 dents et
la poulie des roues Da de 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
moteur
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 en tr.mn
-
1
V : vitesse du karting en km/h
L’étude de la transmission a été effectué dans le dossier « Etude transmission karting didacticiel
V.1 pour millipak » [2] Arnaud Sivert I.U.T GE.I.I Soissons 36 pages.

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IV - Caractéristiques électriques du moteur asynchrone
La plaque signalétique de notre moteur asynchrone du fabricant ABM est la suivante :
Codeur SKF 32 pas par tour
Réf=6205/VU102
En 10V
Fig. 3 : plaque signalétique du
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=1656 Ω
T=25°C R=2020 Ω
T=40°C R=2260 Ω
T=60°C R=2601 Ω
T=80°C R=2974 Ω
T=100°C R=3374 Ω
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