TP ELECTROTECHNIQUE MOTEUR ASYNCHRONE

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1 Elard Julien 21/2/8 Beauvais Jean-François Arondel Olivier TP ELECTROTECHNIQUE MOTEUR ASYNCHRONE 1 Essai à vide Mesures Méthode utilisée Résultats Calculs Courbes caractéristiques du moteur à vide Essai en court-circuit Mesures Méthode utilisée Résultats Calculs Courbes caractéristiques du moteur en court-circuit Essai en charge Mesures Méthode utilisée Résultats Calculs Courbes caractéristiques du moteur en charge Mesure de résistance entre phases... 14

2 Introduction Le moteur asynchrone est constitué d un stator et d un rotor. Le stator est alimenté par une alimentation externe (EDF ou un onduleur). Lorsqu il est branché à l EDF, il est soumis à la fréquence 5Hz. Si l on veut l utiliser à une autre fréquence, il faut utiliser un onduleur (variateur) pour choisir la fréquence. Après avoir régulé la vitesse, il est possible de choisir le couple avec des capteurs de courant, le moteur est ainsi régulé en vitesse et couple. La plaque signalétique du moteur nous indique la valeur de la tension à appliquer entre phases. Dans notre cas, il supporte 23V entre phases. Il doit alors est couplé en triangle. Dans notre cas, le moteur est alimenté par le réseau EDF, donc le champ tournant dans le 6 * f 6 *5 stator tourne à la vitesse Ns = = = 15tr / mn. Cette valeur est prise en compte p 2 dans les calculs de glissement.

3 1 Essai à vide 1.1 Mesures Méthode utilisée Pour effectuer les mesures, on utilise la méthode des 2 wattmètres, l un branché entre la phase 1 et 3 et l autre branché entre la phase 2 et 3. Les wattmètres nous indiquent la tension entre phases, le courant dans une phase et la puissance totale absorbée. La puissance totale absorbée est la somme des 2 puissances indiquées par les 2 wattmètres. Pour la mesure de vitesse de rotation du rotor, on utilise le tachymètre numérique ou manuel. Le tachymètre affiche directement la vitesse. Pour utiliser le tachymètre manuel, on doit viser le rotor avec le laser du tachymètre et il nous indique la vitesse Résultats U1 (V) Pabs (W) I1 (A) Nr (tr/mn) , , , , , , , , ,77 NC 1.2 Calculs? r (rad/s) Courant actif Ia (A) Courant réactif Ir (A) cos(α) Glissement g 149,225651,341 2,88,118,5 149,225651,32 2,431,123,5 149,129313,277 2,82,132,51 149,129313,262 1,831,141,51 148, ,262 1,578,164,52 148, ,266 1,364,192,52 148,86772,273 1,158,229,53 148,72523,32,953,32,53 148,72523,346,787,43,53 NC,37,676,48 NC A vide, on peut voir que le glissement est très faible car il n y a pas de charge. En théorie, celui-ci devrait être nul mais dans la pratique, le moteur est couplé à un MCC donc il entraîne quand même le rotor du MCC. Le glissement implique que la vitesse réelle du moteur est différente de la vitesse de synchronisme. On peut constater qu en dépit de charge, le moteur est soumis à un faible couple et donc il arrive très vite à sa vitesse maximale.

4 1.3 Courbes caractéristiques du moteur à vide Caractéristique de courant I = f(u1) 3,5 3 2,5 Courant d'une phase (A) 2 1,5 1, Tension entre phases (V) Caractérisitique de courant actif Ia=f(U1),4,35,3 Courant actif Ia (A),25,2,15,1, Tension entre phases (V) Pabs Rappel : Ia = = f ( U1) U1 3

5 Caractéristique de courant réactif Ir=f(U) 3,5 3, 2,5 Courant réactif (A) 2, 1,5 1,, Tension entre phases (U) Rappel : Ir= I1² Ia² = f(u1). Le courant actif sert à fournir de la puissance active dans le moteur et donc à le faire tourner. Par contre, le courant réactif sert au bobinage du moteur. Caractéristique de facteur de puissance cos(phi)=f(u1),6,5 Facteur de puissance cos(phi),4,3,2, Tension entre phases U1 Rappel : Cos φ = Pabs = f(u1) 3U 1I1

6 Caractéristique de glissement g=f(u1),6,5,4 Glissement g,3,2, Tension entre phases U1 Ωs Ωr Rappel : g = = f(u1) Ωs Caractéristique Pabs=f(U1) Puissance absorbée Pabs (W) Tension entre phases U1 (V)

7 2 Essai en court-circuit 2.1 Mesures Méthode utilisée On utilise encore la méthode des 2 wattmètres décrite en Par contre, pour simuler le court-circuit, on bloque le moteur à la main. Lorsque la tension entre phases est trop faible, le rotor ne tourne pas (<6V environ). A l instant où le rotor commence à tourner, il se peut qu il y a ait un pic de courant élevé durant un court instant (courant d appel). Ce pic est difficilement mesurable compte tenu de son court délai Résultats U1cc (V) Pabs (W) Icc (A) , , , , , , ,5 2.2 Calculs cos(α),517,54,478,457,443,426,418

8 2.3 Courbes caractéristiques du moteur en court-circuit Caractéristique de courant de court-circuit Icc=f(Ucc) Courant de court-circuit Icc (A) Tension entre phases Ucc (V) Caractéristique de facteur de puissance cos(phi)=f(ucc),6,5 Facteur de puissance cos(phi),4,3,2, Tension de court-circuit Ucc (V) Rappel : Cos φ= Pabs = f(ucc) 3UccIcc

9 Caractéristique de puissance Pcc=f(Ucc) Puissance de court-circuit Pabs (W) Tension de court-circuit Ucc (V) 3 Essai en charge 3.1 Mesures Méthode utilisée Pour les mesures de tension entre phases, puissance absorbée et courant dans une phase, on utilise encore la méthode des 2 wattmètres. Pour la mesure de vitesse, on utilise le tachymètre numérique ou manuel Résultats 3.2 Calculs Pabs (W) I1 (A) Nr (tr/mn) C (N/m) 2, , ,7 4 3, ,6 6 4, ,3 8 4, ,9 1 5, ,4 12 5, ,7? r (rad/s) Puissance Utile Pu (W) Courant actif Ia (A) Courant réactif Ir (A) cos(α) Glissement g Rendement n 149, ,9,51 #DIV/! 148, ,82,52 3,19,164,57-2, , ,285 1,4 3,353,287,63-1, , ,39 1,56 3,716,376,68-1, , ,1 2,8 4,183,433,74-1, , ,44 2,51 4,656,475,81-1, , ,553 3,12 5,73,511,87-1,

10 3.3 Courbes caractéristiques du moteur en charge Caractéristique de courant I1=f(Pabs) Courant I1 (A) Puissance consommée Pabs (W) Caractéristique de courant actif Ia=f(Pabs) 3,5 3, 2,5 Courant Ia (A) 2, 1,5 1,, Puissance consommée Pabs (W) Pabs Rappel : Ia= 3U1

11 Caractéristique de courant réactif Ir=f(Pabs) 6, 5, 4, Courant Ir (A) 3, 2, 1, Puissance consommée Pabs (W) Rappel : Ir= I1² Ia² Caractéristique de facteur de puissance cos(phi)=f(pabs),6,5 Facteur de puissance cos(phi),4,3,2, Puissance consommée Pabs (W) Rappel : Cos φ = f(pabs)

12 Caractéristique de glissement g=f(pabs),1,9,8,7 Glissement g,6,5,4,3,2, Puissance consommée (Pabs) Rappel : g = f(pabs) Caractéristique de couple Cu=f(Nr) Couple du moteur Cu (N/m) Pu Pu Rappel : Cu= = ω rotor 2ΠNrotor = Vitesse de rotation du rotor Nr (tr/mn) Pu 2Π(1 g) Ns

13 Caractéristique de couple Cu=f(Pabs) Couple utile Cu (N/m) Puissance consommée Pabs (W) Caractéristique de rendement n ,5 Rendement n -1-1,5-2 -2,5 Puissance consommée Pabs (W) Pu 1.3P. L. N Rappel : η = - = P(abs) P( abs)

14 4 Mesure de résistance entre phases La résistance pure des bobines mesurée est de.5 Ω ce qui est cohérent car ce n est qu un fil de cuivre. CONCLUSION : Ce moteur est très utilisé dans l industrie car c est un moteur qui ne nécessite pas d entretien car il n y a pas de frottements, soit moins d usure. Leur entraînement est uniquement magnétique. De plus, ces moteurs sont très utilisés pour des applications nécessitant une variation du couple ou de la vitesse en les associant à des variateurs.

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