Systèmes électromécaniques (IGEE405 - ELE4455)

Transcription

1 Systèmes électromécaniques (IGEE405 - ELE4455) Plan du cours Automne 2010 Le cours Systèmes électromécaniques traite de façon large des dispositifs de transformation électromécanique d énergie qu on retrouve dans tous les secteurs d application technologique du monde moderne, comme par exemple les tabliers roulants, les ascenseurs, les ventilateurs, les pompes et les unités autonomes de génération. Une attention particulière est portée sur les caractéristiques physicoélectriques des machines électriques et sur leurs conditions de fonctionnement, tant statiques que dynamiques. BUTS DU COURS Le cours Systèmes électromécaniques offre comme objectif général une formation en apprentissage et en analyse des techniques associées à la caractérisation et au fonctionnement des machines électriques, utilisées dans des applications industrielles les plus diverses, qui vont des usines d épuration des eaux usées aux centrales de cogénération d énergie électrique. La poursuite de cet objectif se fera par des activités d'enseignement et d'apprentissage, dont les buts principaux s énoncent comme suit: o identifier le domaine technologique et la terminologie qui lui y est associée; o faire une acquisition de connaissances scientifiques: étude par modèles analytiques, régimes de fonctionnement, caractérisation technique du matériel; o développer l'esprit d'analyse et de synthèse: choix approprié de montages, environnement opérationnel, simulation numérique du comportement, performances électriques; o sensibiliser le candidat à l'impact technologique: spécification fonctionnelle, éléments de devis technique, normes, contraintes économiques et sécurité. MATIÈRE DU COURS L'enseignement donné dans le cours Systèmes électromécaniques s'étend de l'étude du branchement sur le réseau des différents types de machines électriques jusqu à la modélisation, aux fins de simulation numérique, de machines type utilisées tant dans des systèmes de génération d énergie électrique que d entraînement à vitesse variable. Voici une liste qui résume les principaux thèmes de la matière enseignée: 1. principes de conversion électromécanique d énergie et notions de mécanismes entraînés; 2. caractéristiques physicoélectriques des machines et expressions caractéristiques de base; PL4455.GEN/100804A - 1 -

2 3. circuit équivalent de la machine à courant continu et caractéristique couple-vitesse; 4. théorie des machines asynchrones et leur opération en moteur ainsi qu en générateur; 5. équations de la machine généralisée et application à la machine asynchrone; 6. théorie des machines synchrones et leur fonctionnement en alternateur et en moteur; 7. modélisation des machines et introduction aux méthodes de simulation numérique; 8. schémas type d entraînements par machines à courant continu, asynchrones et synchrones; 9. spécification fonctionnelle, normes, qualité de l onde et éléments de sécurité. ÉVALUATION Devoirs (4 obligatoires préparation des T.P) 16% Examen de mi-session (2h30 documentation limitée) 20% Examen final (2h30 - documentation limitée) 20% Travaux pratiques: exécution des séances et rapports de laboratoire 44% TOTAL 100% CONSULTATION Les étudiants qui désirent rencontrer le professeur sont priés de prendre rendez-vous au préalable; le local et le courriel du professeur sont comme suit: Khaled ARFA A khaled.arfa@polymtl.ca L adresse du site internet du cours est : PL4455.GEN/100804A - 2 -

3 BIBLIOGRAPHIE Notes de présentation du cours et autres documents disponibles sur le site du cours. Manuels recommandés pour consultation: (disponibles à la réserve de la bibliothèque) [1] Jean Bonal, Entraînements électriques à vitesse variable, Paris, Lavoisier Tec&Doc, TK 4058 E68 v1. [2] Jean Bonal, Utilisation industrielle des moteurs à courant alternatif, Paris, Éditions Tec&Doc, TK 2781 B [3] R.-P. Bouchard, G. Olivier, Électrotechnique, 2 e Éd., Presses internationales Polytechnique, TK 145 B [4] J.-P. Caron, J.-P. Hautier, Modélisation et commande de la machine asynchrone, Paris, Éditions Technip, TK 2785 C [5] A.E. Fitzgerald, C. Kingsley, S.D. Umans, Electric Machinery, 6 th Ed., McGraw-Hill, TK 2000 F CALENDRIER Début du cours: jeudi le 2 septembre, 2010 Examen de mi-session: jeudi le 21 octobre, 2010 Fin du cours jeudi le 2 décembre, 2010 Début des séances de laboratoire jeudi le 2 septembre, 2010 Le professeur K. Arfa PL4455.GEN/100804A - 3 -

4 SYSTÈMES ÉLECTROMÉCANIQUES (IGEE405 - ELE4455) 1. Séances de laboratoire INSTRUCTIONS RELATIVES AUX TRAVAUX PRATIQUES I Visite au laboratoire et instructions générales A Caractérisation paramétrique d une machine asynchrone à cage B Modélisation et régime transitoire d une machine asynchrone à cage C Opération d une machine asynchrone à rotor bobiné D Machine asynchrone en régime générateur 2. Modalités d'exécution 2.1 Chaque équipe de laboratoire se compose nominalement de deux (2) étudiants (trois si le nombre d étudiants est plus important) et demeure inchangée pendant toute la session. 2.2 La présence à chaque séance est exigée et chaque étudiant se doit de signer la feuille de présence; les absences et les retards doivent être motivés au responsable. 2.3 Chaque équipe doit compléter, avant chaque séance, une préparation adéquate (i.e. schéma de câblage du montage, procédure de mesure, calculs préliminaires, simulations (lorsqu exigées) et tableaux d enregistrement des résultats. À cette fin, une copie propre de cette préparation doit être déposée (dans la boîte de dépôt des rapports, adjacente à la porte A-330) au plus tard sept jours après le cours où les directives associées à la séance auront été données. Cette préparation sera évaluée et commentée; elle sera ensuite remise soit au laboratoire ou soit en classe, assez tôt pour que les étudiants puissent en prendre connaissance avant de déposer leur rapport final de séance. Les étudiants non préparés perdent leur évaluation de préparation et pourraient se voir refuser l'accès au laboratoire. 2.4 Faisant office de cahier de laboratoire, chaque équipe doit maintenir dans un porte-document toutes leurs notes de laboratoire, à savoir la préparation, les mesures, les figures, etc... De plus, le texte relatif à chaque séance de laboratoire sera disponible pendant la tenue de chaque séance. 2.5 Le rapport d une séance de T.P se doit d'être un texte concis qui contient tout ce qui est pertinent au travail associé à la séance: but, appareils utilisés, tableaux d enregistrement de résultats, calculs, simulations, réponses aux questions, commentaires et conclusion. 2.6 Tous les membres de l'équipe doivent signer la page couverture de chaque remise de rapport de laboratoire. Ce rapport, associé à une séance spécifique, devra être remis obligatoirement pour évaluation, au plus tard dix jours après l exécution de la séance. 2.7 Le travail au laboratoire doit s'accomplir aux périodes statutaires; tout travail, fait en dehors des périodes allouées, doit être exécuté sous la surveillance du personnel autorisé; veuillez vous informer des consignes de sécurité à ce sujet. 2.8 La remise des documents (préparation ou rapport) se fait sous une reliure simple du type celluloïde avec bande de retenue en plastique; les feuilles cartonnées pour couverture de T.P, de couleur verte, viennent compléter la reliure; tous ces articles de reliure sont disponibles à la Coopoly. 2. Modalités d'évaluation L ensemble des rapports de laboratoire est sujet à une évaluation qui vaut 44% de la note du cours; la préparation des T.P (qui tient lieu de devoir) est sujette à une évaluation de 16%; ces deux évaluations (60% au total) comptent comme une note d'équipe. PL4455.GEN/100804A - 4 -

5 SYSTÈMES ÉLECTROMÉCANIQUES (IGEE405 - ELE4455) HORAIRE DES TRAVAUX PRATIQUES Session: Automne Locaux A-236 et A-328 Séance Groupe Jour Date Périodes 1 jeudi 2 septembre 46 2 jeudi 2 septembre 47 3 vendredi 3 septembre 55 1 jeudi 16 septembre jeudi 23 septembre vendredi 17 septembre jeudi 30 septembre jeudi 7 octobre vendredi 8 octobre jeudi 4 novembre jeudi 11 novembre vendredi 12 novembre jeudi 18 novembre jeudi 25 novembre vendredi 26 novembre I (A-236) A (A-236) B (A-328) C (A-328) D (A-236) Titre de la séance Poids A B C D I Caractérisation paramétrique d une machine asynchrone à cage Modélisation et régime transitoire d une machine asynchrone Opération d une machine asynchrone à rotor bobiné Machine asynchrone en régime générateur Visite au laboratoire et instructions générales 10% 12% 12% 10% PL4455.GEN/100804A - 5 -