Savoir-faire expérimentaux.

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1 LYCEE LOUIS DE CORMONTAIGNE. 12 Place Cormontaigne BP METZ Cedex 1 Tél.: Fax : Sciences Appliquées. Savoir-faire expérimentaux.. Référentiel.. :. S5 Sciences. Appliquées B-1. Machines à courant continu. C-2.3 : Redresseurs commandés F-2.5 : Variateur de vitesse réversible TP Sciences Physique 6 : Commande en vitesse d un moteur à courant continu Support Matériel : Thème BTS n Matériel spécifique : Variateur CGEE ALSTHOM WNTC 4025 Objectifs : Etudier le fonctionnement d un variateur 4 quadrants et le comportement d une machine à courant continu. Page 1 sur 7.

2 COMMANDE EN VITESSE D UN MOTEUR A COURANT CONTINU La variation de vitesse d une machine à courant continu est réalisée à partir d un convertisseur alternatif continu à thyristors. Le variateur WNTC 4025 est un variateur 4 quadrants dont la structure est donnée ci-dessous T11 i1(t) T21 R S U U1 Um M CC i(t) U2 R S T T T'11 PONT TETE i2(t) PONT BECHE T'21 commandé par α1 Inducteur commandé par α2 PREPARATION 1 - Modèle de la machine «pour les valeurs moyennes des grandeurs» Au regard des valeurs moyennes le moteur est modélisé par sa résistance d induit R, sa fem E, sa constante de fem ke, son couple électromagnétique C, sa constante de couple kc et sa vitesse N tr/mn. On néglige le couple de pertes. Donner l équation, en régime permanent, de la vitesse N de la machine en fonction de la valeur moyenne Um de la tension à ses bornes et du couple résistant de la charge. On appellera le quadrant 1 le fonctionnement correspondant à : Um, N, et I positifs 2 Structure du variateur 2 1 Justifier l utilisation des deux ponts redresseurs pour l utilisation 4 quadrants d une MCC. Dans le plan vitesse-couple indiquer quel pont doit fonctionner et quelle doit être sa nature ( redresseur ou onduleur). Page 2 sur 7.

3 2 2 Le pont tête fonctionne avec un retard à l amorçage α 1 = 60. Le courant d induit est parfaitement lissé. Représenter l évolution de la tension u 1 (t), du courant dans les thyristors T11 et T 11 et du courant dans la phase R du réseau. 2 3 Montrer que la valeur moyenne U 10 de la tension u 1 (t) s exprime par : U 10 = 3 2 cosα 1 π U avec U tension du réseau d alimentation triphasé Calculer la valeur de α 1 pour alimenter le moteur sous Um = 260 V 2 4 Pour le même retard à l amorçage u 1 (t) et u 2 (t) sont identiques. Exprimer Um en fonction de U 20 Le pont bêche fonctionne avec retard à l amorçage α 2 = 120. Représenter l évolution de la tension Um(t). Calculer la valeur de α 2 pour faire fonctionner la machine en génératrice dans le même sens de rotation avec une tension d induit de 260 V MANIPULATION 1 Caractéristiques du groupe tournant et schéma de montage Relever les plaques signalétiques des éléments du groupe tournant. Pourquoi est-il nécessaire d utiliser un oscilloscope différentiel ou une sonde différentielle pour visualiser la tension d induit Um(t)? A partir de la notice technique donner le schéma de montage du système en y incluant tous les appareils permettant de réaliser les fonctionnements et les mesurages demandés dans le TP. 2 - Paramétrage du variateur Mettre le coffret sous tension. Configurer le variateur en retour tachymètrique par le commutateur S6. Mettre les selfs de ligne en service par le commutateur S3. Mettre sous tension le variateur par S1 Le variateur comporte 199 paramètres ( ou registre ) notés : # 0 à # 199. On peut, par les touches + et -, lire dans le sens croissant ou décroissant le numéro des paramètres sur le bloc de deux afficheurs (index ) et le contenu des paramètres sur le bloc des trois afficheurs ( valeurs ) en fonction de la position de la touche mode. La touche mode permet soit la lecture ou l écriture des paramètres. Tous les paramètres ne sont pas accessibles en écriture. La liste des paramètres est disponible dans la documentation CGEE ALSTHOM. Le #9 permet de lire le retard à l amorçage en grandeur machine et de calculer ce retard en angle Le # 01 permet de lire la référence vitesse en grandeur machine Page 3 sur 7.

4 Donner les paramètres relatifs à : la limitation de courant du pont tête et du pont bêche, aux rampes d accélération et de décélération marche avant et arrière, au gain proportionnel la boucle vitesse au gain intégral de la boucle vitesse au gain de la boucle courant. 3 - Caractéristiques de fonctionnement à vide Vérifier la configuration des paramètres : # 55 = 14, # 56 = 1, #58 = 0, # 62 = 50. Pour la vitesse tr/mn (m av ) visualiser la tension Um(t) et le courant d induit i(t) sur un oscilloscope à mémoire. La conduction est-elle continue ou discontinue. Donner le retard à l amorçage correspondant à partir du # 9 et la référence vitesse du # 01. Indiquer le pont en fonctionnement. Sur la caractéristique Um(t) indiquer la fem de la machine. Relever la caractéristique de vitesse en fonction de la tension moyenne d induit pour la marche avant et pour la marche arrière. 4 - Fonctionnement en charge à consigne de vitesse constante Régler le groupe afin que la vitesse soit de tr/mn et le courant égale au courant nominal. Etalonner le capteur de couple. Visualiser la tension Um(t) et le courant d induit i(t). La conduction est -elle continue ou discontinue. Donner le retard à l amorçage correspondant. Garder la consigne vitesse constante, faire varier le couple de Cn à 0 et tracer la caractéristique de vitesse en fonction du couple. Qu elle est la précision de l asservissement de vitesse? 5 - Fonctionnement à couple constant Fixer la vitesse à tr/mn et le couple à sa valeur nominale. Relever et tracer la caractéristique de vitesse en fonction de la tension moyenne Um en marche avant puis en marche arrière. Commenter. marche. 6 - Analyse d un cycle de fonctionnement avec inversion du sens de Le groupe étant à l arrêt, fixer le référence vitesse à 1500 tr/mn et le couple résistant à sa valeur maximale correspondante. Démarrer le groupe par le Page 4 sur 7.

5 commutateur S7, une fois la phase d accélération terminée demander l inversion de la vitesse. Contrôler l évolution de Um(t) et du courant i(t). Noter pendant ce cycle les ponts en fonctionnement. Expliquer qualitativement le fonctionnement du variateur et les échanges d énergie. A partir des modules de mesures relever sur l oscilloscope ( en XY ) l évolution du point de fonctionnement dans le plan vitesse-couple. Page 5 sur 7.

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