GEN4333 Machines Électriques : analyse et applications. Études complémentaires

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1 PLAN DE COURS SESSION : COURS : GEN4333 Machines Électriques : analyse et applications CATÉGORIES SELON LES NORMES DU BCAPG (1 er cycle en génie) : Unité d agrément Le tableau ci-dessous présente les unités d accréditation attribuées à ce cours. Ces unités sont utilisées par le département dans son rapport au Bureau canadien d agrément des programmes de génie (BCAPG): Mathématiques Sciences naturelles Études complémentaires Sciences du génie Conception en ingénierie 65% 35% CRÉDITS : 3 PRÉALABLES : GEN2231 Électrotechnique PROFESSEUR : Slaoui Hasnaoui Fouad, poste 2104 GROUPE : 1 HORAIRE : Cours TD/Laboratoires LOCAL : D-503 DÉLÉGUÉ DE COURS : CODE PERMANENT : TÉLÉPHONE : CERTIFICAT À L EFFET QUE CE PLAN DE COURS A ÉTÉ PRÉSENTÉ ET EXPLIQUÉ AUX ÉTUDIANTS DU GROUPE-COURS CENTRE DATE SIGNATURE DÉLÉGUÉ DE COURS POUR LA DÉFINITION ET LE RÔLE DU DÉLÉGUÉ : VOIR PAGE 2 RÉCEPTION DÉPARTEMENTALE : Par : Date : ACCEPTATION DU MODULE (1 ER CYCLE) OU RESPONSABLE DU PROGRAMME (2 E ET 3 E CYCLE) : Par : Date :

2 GEN4333 Machines Électriques : analyse et applications 2 DÉFINITION ET RÔLE DU DÉLÉGUÉ DE COURS DÉFINITION : Le délégué de cours est le représentant étudiant chargé de faire le lien entre les étudiants de son groupe-cours, le professeur, le directeur du module ou l agent de liaison. Le choix du délégué de cours doit se faire par les étudiants de chaque groupe-cours lors de leur première rencontre de la session. RÔLE : Signer le plan de cours au nom de son groupe-cours. Percevoir, s il y a lieu, le montant d argent dû pour les photocopies payables. Se procurer, distribuer et faire remplir les questionnaires relatifs à l évaluation des enseignements ; s assurer personnellement que les questionnaires sont retournés sans délai au module concerné. Communiquer au professeur, au directeur de module ou à l agent de liaison toute question relative au cours qui, du point de vue des étudiants, pose un problème. Aviser les étudiants des modifications apportées à l horaire dans les cas où le professeur n est pas en mesure de le faire. Pour lui permettre de le faire rapidement, le délégué de cours devrait dresser la liste des noms et des numéros de téléphone à domicile et au travail, s il y a lieu, des étudiants de son groupe-cours et voir à l établissement d une chaîne téléphonique. Informer les étudiants des décisions du conseil de module susceptibles d intéresser le groupe-cours. À noter que les coordonnées du délégué de cours seront automatiquement transmises à l AGEUQAT.

3 GEN4333 Machines Électriques : analyse et applications 3 DESCRIPTION SOMMAIRE: Le cours GEN4333 (Machines Électriques : analyse et applications) permet d acquérir les principes de base et comprendre le fonctionnement des machines électriques et applications dans plusieurs domaines industriels. Ce cours donne aussi des connaissances générales sur certains types de charges et équipements de mesures électriques ainsi que sur les machines asynchrones, synchrones et les machines à courant continu fréquemment rencontrés dans l industrie. Objectifs généraux: Donner à l'étudiant(e) les outils nécessaires pour lui permettre non seulement de comprendre les principes physiques qui sont à la base du fonctionnement des appareillages et des machines électriques, mais également de pouvoir les vérifier à partir des essais et des mesures lors des séances de laboratoire. Objectifs spécifiques : 1. Maîtriser les outils physiques essentiels dans l analyse et la compréhension des machines électriques. 2. Comprendre le principe de fonctionnement et les caractéristiques essentielles en régime statique des machines électriques étudiées. 3. Comprendre le principe de fonctionnement des appareils de mesure ainsi que leur utilisation dans la mesure des caractéristiques des charges et les machines électriques (asynchrones, synchrones et à courant continu).

4 GEN4333 Machines Électriques : analyse et applications 4 CONTENU : contenu du cours : (Cours théorique) Chapitre 1 : Chapitre 2 : Chapitre 3 : Chapitre 4 : Introduction 1. Lois fondamentales en Électrotechnique 2. Circuits Magnétique et électrique équivalent: Loi d Ampère 3. Circuits triphasés Circuits couplés en rotation 1. Types de circuits rencontrés dans les machines: "pôles lisses et "pôles saillants 2. Convertisseur rotatif à quatre circuits couplés 3. Cas d un convertisseur à plusieurs paires de pôles 4. Conditions générales pour que le couple soit différent de zéro : machines du type "synchrone" et machines du type "asynchrone" 5. Conclusions pratiques Machine à courant continu Les différents types de moteur Rappel Force de Laplace Principes de fonctionnement Principe De La Commutation Les bobinages d'induit f.é.m. induite Constitution Rotor, stator, etc. Force électromotrice à vide Étude en charge Couple électromagnétique d une machine à cc Circuit équivalent et les équations générales Méthodes d excitations d une machine c.c (mode moteur et générateur) Excitation shunt Excitation série Excitation mixte (ou compound Excitation indépendante (ou séparée) Commande de la vitesse du moteur Démarreur Réaction magnétique de l induit Bilan De Puissance Et Rendement Mesure des caractéristiques d un moteur dont On ne connait que la tension d alimentation Décodage de la documentation constructeur Exemple d'application dans l'aciérie Exemple d application Locomotive Transformations utilisées dans l étude des moteurs alternatifs

5 GEN4333 Machines Électriques : analyse et applications 5 Chapitre 5 : Chapitre 6 : Machine asynchrone triphasé (moteur d induction) Introduction Description : -Stator (inducteur) -Rotor (induit) Le champ magnétique tournant La vitesse synchrone Glissement Étude du circuit équivalent par phase d un moteur : -à rotor bloqué -en rotation Analyse du circuit équivalent du moteur asynchrone vu du stator en régime permanent Le circuit équivalent précis et approximatif étude et analyse en R.P Commande d un moteur asynchrone Diagramme du cercle : Du circuit équivalent approximatif Réglage de la vitesse -Commande de la vitesse d un moteur à rotor bobiné -Commande de la vitesse d un moteur à cage Détermination des paramètres du circuit équivalent Bilan de puissance Techniques de démarrage des moteurs asynchrones triphasés Techniques de freinage des moteurs asynchrones triphasés Moteurs asynchrones monophasés Machine synchrone Introduction Les machines à pôles saillants Circuit équivalent analyse et étude en régime permanent -Production du couple électrique -Le facteur de puissance du moteur synchrone -Compensateur synchrone -Courbes en V du moteur synchrone -Fonctionnement à courant d'excitation constant -Fonctionnement à Puissance Constante: Contrôle du Facteur de Puissance Détermination des paramètres du circuit équivalent -Essai 1 Essai en circuit ouvert (à vide) -Essai 2 Essai en court-circuit Machine synchrone à pôles saillants en R.P Circuit équivalent de la machine à pôles saillants -Courant d armature -Puissance d entrefer -Couple interne Bilan de puissance TRAVAUX PRATIQUES : Laboratoires : (3h/séance) 1. Étude des caractéristiques à vide et en charge de la machine à courant continu, en fonctionnement générateur et en fonctionnement moteur.

6 GEN4333 Machines Électriques : analyse et applications 6 2. La machine asynchrone a induction. Détermination des paramètres de circuit équivalent par des essais à vide et à rotor bloqué. Essais en charge et caractéristique couple-vitesse. 3. Mise en service et configuration d'une drive vectorielle pour moteur à induction à cage. 4. Étude des caractéristiques de la machine synchrone, en fonctionnement alternateur et moteur METHODOLOGIE DE L ENSEIGNEMENT : Rôle du professeur : Le cours est donné de façon magistrale par le professeur. Tout le contenu théorique du cours se trouve dans les notes de cours mises à la disposition des étudiants. Les points saillants et clés sont expliqués pendant l exposé. Chaque thème ou concept abordé est suivi par un exemple d application qui facilite l assimilation. Le cours magistrale a une durée de 3 heures d affilée par semaine. Vu l importance des concepts à traiter, des séances de travaux dirigés sont prévues pour faciliter l assimilation. Des exemples d application seront fréquemment donnés pour permettre à l étudiant de bien cerner le sujet du cours. Les devoirs à domicile seront donnés aux étudiants pour la consolidation de leur connaissance. Toutefois, ils sont vivement appelés à être très assidus aux cours et être toujours à jour dans les devoirs à faire à domicile. Rôle des étudiants : Les étudiants doivent prendre des notes importantes pendant l exposé malgré le fait qu ils aient le contenu du cours déjà à leur disposition. Les étudiants formeront des groupes de deux pour les laboratoires. Le logiciel Matlab sera à chaque fois au besoin l outil d analyse et de simulation approprié pour la maîtrise des objectifs du cours. ÉVALUATION Les différentes réactions des étudiants pendant le cours et les travaux dirigés, les interventions ponctuelles, les réponses aux questions du type inductif ou déductif posées au cours, le suivi permanent des devoirs à faire, les discussions lors des séances de consultation et de laboratoire sont autant de moyens qui permettent au professeur d évaluer chaque étudiant et de définir au besoin les actions nécessaires qui leur permettront d avantage d atteindre les objectifs escomptés, gages véritables du succès à ce cours. Pour atteindre les objectifs visés, la participation au cours et aux séances de laboratoire est essentielle. Les devoirs à domicile doivent être complétés minutieusement. Une pondération de 15 % leur est affectée. L examen périodique de mi-session et l examen final sont obligatoires sauf dérogation spéciale due à un cas de force majeure. Dans ce cas, l étudiant concerné pourra passer un examen dont les modalités seront définies par le professeur si les preuves recueillies par l étudiant pour sa cause sont fondées. Seule deux feuilles de notes et une calculatrice appropriée seront acceptées aux examens.

7 GEN4333 Machines Électriques : analyse et applications 7 Les différentes pondérations du cours sont les suivantes : 1. 2 devoirs (le 1 er : 28 septembre, le 2 ieme : 16 novembre) 15 % 2. Examen périodique de mi- session (le 26 octobre) 30% 3. Examen final à déterminer 35% 4. Laboratoires 20% REFERENCES : [1] Notes de cours du professeur [2] Pierre Mayé, Moteurs électriques industriels, DUNOD 2 e edition, 2011 [2] Réal-Paul Bouchard, Guy Olivier, Circuits et machines électriques, Éditions de l école polytechnique de Montréal, [3] BOUCHARD, R.P. et OLIVIER. G., Électrotechnique, Presses internationales Polytéchnique, 2e edition, 2007 [4] WILDI THÉODORE, Électrotechnique, 4e éd., Sainte-Foy, Québec, Presses de l'université Laval, 2006, 1161 [5] J,-L. Dalmasso, Cours d électrotechnique, 1. Machines tournantes à courants alternatifs, Belin, Paris [6] Jean Châtelain, Machines Électriques, volume ème édition Presses polytechnique romande, [7] B. Saint-Jean, Électrotechnique et Machines électriques, Éditions Eyrolles et Lidec Inc, 1976, Paris et Montréal. [8] R. Bourgeois, D. Cogniel, Mémotech, Électrotechnique, éditions André Casteilla, Paris, [9] J. Lesenne, F. Notelet, G. Séguier, Introduction à l électrotechnique approfondie, Technique et documentation-lavoisier, 1981, Paris, France. [10] P.Garot, Mesures et Essais sur machines électriques, Desforges, 1988, Paris.

8 GEN4333 Machines Électriques : analyse et applications 8 GESTION DE CLASSE Échanges d information entre professeur et étudiants : Utiliser le compte courriel UQAT pour tout échange d information avec le professeur. Retards et absentéisme : Toute absence à un examen pour cause de maladie doit être motivée par un certificat écrit et signé par un médecin couvrant la date de l'examen. Sans ce certificat, l'étudiant se verra attribuer la note zéro pour l'évaluation (examen, devoir, projet, etc.) qu'il aura manqué. Si un certificat médical valable est fourni, une seule date et heure d examen de reprise seront fixées, en cas d absence à l examen de reprise la note zéro est définitivement attribuée. Le certificat médical doit être remis au secrétariat du module dans un délai raisonnable (quelques jours). Remarque : Un certificat de présence à l'urgence du Centre hospitalier ou au CLSC n'est pas accepté. Le professeur s attend à ce que tous les étudiants (futurs ingénieurs) assistent régulièrement aux cours. L étudiant doit être ponctuel et arriver au début du cours. S il arrive avec 10 minutes ou plus de retard, il doit attendre la pause avant d entrer en classe. Pour les travaux (devoirs, rapports de laboratoire, etc.) une pénalité de 20 % (absolue) est appliquée par jour de retard. Après un retard de trois jours ou plus de calendrier, la note zéro est attribuée.

9 GEN4333 Machines Électriques : analyse et applications 9 POLITIQUE DE PLAGIAT ET FRAUDE Tout acte (incluant la tentative et la participation) de plagiat ou de fraude relatif à un cours ou à un programme peut entraîner une ou plusieurs sanctions. INFRACTIONS Sont considérés comme plagiat, fraude ou plagiat et fraude les actes suivants : a. Reproduire soit une partie du texte d'un auteur, soit une partie d une œuvre d un artiste, quelle que soit la forme, sans en indiquer les références, soit une partie du travail d'un autre étudiant; b. Copier ou reproduire, en tout ou en partie, un texte, tiré d un site Internet, sans indiquer les références, ainsi que l origine et l adresse du site Internet utilisé; c. Paraphraser ou résumer un texte, c est-à-dire écrire un même texte avec des mots différents, en gardant le même sens sans en indiquer les références ainsi que les origines et, le cas échéant, l adresse du site Internet utilisé; d. Réutiliser en tout ou en partie un travail déjà remis à un titulaire de cours (auto plagiat); e. Copier ou essayer de copier de quelque façon que ce soit lors d'un examen ou d'une épreuve; f. Chercher frauduleusement à connaître ou divulguer les questions ou les solutions relatives à un examen ou à une épreuve; g. Présenter un même travail, une partie d un travail ou un texte paraphrasé à des titulaires de cours différents sans avoir préalablement reçu l'approbation par écrit de chacun de ces titulaires; h. Utiliser les travaux ou examens d'une autre personne ou faire effectuer ses travaux par une autre personne ou par une entreprise, incluant les travaux disponibles sur des sites Internet; i. Contrefaire, fabriquer, modifier, altérer, falsifier ou chercher à falsifier un document ou des données de recherche dans un travail ou un examen, une activité faisant l objet d une évaluation, un rapport de stage, un travail dirigé, un mémoire ou une thèse; j. Contrefaire, fabriquer, modifier, altérer, falsifier ou chercher à falsifier des documents officiels à caractère scolaire (admission, dossier scolaire, fiches d'inscription, bordereaux de transmission de notes, etc.); k. Être en possession de tout document, appareil, instrument ou matériel non autorisé en classe ou lors d un examen; l. Transmettre à un tiers un document fabriqué de façon à laisser croire qu il vient de l Université 1 ; m. Obtenir de l'aide non autorisée pour accomplir un travail ou une évaluation 1 ; n. Se substituer à autrui pour la passation d un examen, la présentation d un exposé ou d une autre activité universitaire sujette à évaluation 1 ; o. Se faire substituer par autrui pour la passation d un examen, la présentation d un exposé ou d une autre activité universitaire sujette à évaluation 1 ; p. Modifier sans autorisation un document déjà remis pour évaluation, afin d y apporter une correction ou un ajout susceptibles d induire en erreur la personne responsable de l activité universitaire chargée de l évaluer ou de le réviser 1. 1 Tiré du Règlement disciplinaire à l intention des étudiants de l Université Laval

10 GEN4333 Machines Électriques : analyse et applications 10 Sanctions Tout étudiant ou groupe d'étudiants qui pose, tente de poser ou participe à un acte de plagiat, fraude ou plagiat et fraude relatif à un cours ou à un programme peut se voir imposer, entre autres, une ou plusieurs sanctions, notamment : a. l attribution de la note zéro (0); b. l'échec du cours; c. la suspension du programme pour une ou plusieurs sessions, pour une durée maximale ne pouvant excéder 24 mois; d. l'exclusion de l UQAT pour une ou plusieurs sessions, pour un maximum de cinq ans. POLITIQUE SUR L UTILISATION D APPAREILS ÉLECTRONIQUES PENDANT UNE SÉANCE D ÉVALUATION L utilisation d appareils électroniques (cellulaires ou autres appareils téléphoniques sans-fil, pagette, baladeur, agenda électronique, etc.) est interdite au cours d une séance d évaluation (examen) et de toute autre activité durant laquelle l enseignant l interdit. Veuillez prendre note que toute calculatrice programmable sera interdite lors de séances d évaluation (examens) et que seuls modèles de calculatrices non programmables seront autorisés.