Cou d électotechnique MACHINE TOURNANTE A COURANT ALTERNATIF LES MACHINES ASYNCHRONES PARTIE N : LE MOTEUR
TABLE DES MATIERES 1. Le pincipe de fonctionnement... 3. Le modification au ein de la machine lo du démaae... 5.1. Diaamme vectoiel... 6.. Concluion... 7 3. Le difféente caactéitique d un moteu aynchone... 8 3.1. Schéma de câblae... 8 3.. Fonctionnement à vide... 8 3..1. I=f()... 8 3..1.1. Mode opéatoie... 8 3..1.. Coube... 8 3..1.3. Explication... 9 3... C=f()... 9 3...1. Mode opéatoie... 9 3... Coube... 9 3...3. Explication... 10 3.3. Fonctionnement en chae... 10 3.3.1. coφ=f(p ut )... 10 3.3.1.1. Mode opéatoie... 10 3.3.1.. Coube... 10 3.3.1.3. Explication... 11 3.3.. η=f(p ut )... 11 3.3..1. Mode opéatoie... 11 3.3... Coube... 11 3.3..3. Explication... 11 3.3.3. I t =f(p ut )... 1 3.3.3.1. Mode opéatoie... 1 3.3.3.. Coube... 1 3.3.3.3. Explication... 1 3.3.4. =f(p ut )... 13 3.3.4.1. Mode opéatoie... 13 3.3.4.. Coube... 13 3.3.4.3. Explication... 13 3.3.5. C=f(P ut )... 14 3.3.5.1. Mode opéatoie... 14 3.3.5.. Coube... 14 3.3.5.3. Explication... 14 4. Bilan éneétique... 15 5. Le fomule liée au moteu aynchone... 15 6. Le diaamme du cecle (avec le hypothèe)... 18 7. Le difféent mode de démaae d un moteu aynchone... 19 7.1. Pa action u le tato... 19 7.1.1. Placement de éitance tatoique... 19 7.1.. Sou tenion d alimentation éduite... 0 7.1.3. Placement d un héoto au tato... 0 7.1.4. Démaae étoile tianle... 1 7.. Pa action u le oto... 8. Calcul d un héotat de démaae... 4 Cou d électotechnique Pae n -1
9. Le moteu péciaux... 6 9.1. Moteu à double cae... 6 9.. Moteu à pluieu vitee... 6 9.3. Moteu à féquence de otation élable ou encoe appelé cacade hypoynchone 6 9.4. Moteu avec vaiateu de féquence... 7 9.5. Moteu à enoulement épaé... 7 9.6. Moteu Dalhande... 7 10. Feinae de moteu aynchone... 8 10.1. Feinae à conte couant... 8 10.. Feinae pa injection de couant continu... 8 10.3. Feinae pa fonctionnement en hypeynchone... 8 10.4. Fonctionnement en énéatice aynchone... 8 11. Execice... 9 Cou d électotechnique Pae n -
1. Le pincipe de fonctionnement Si nou cumulon toute le infomation que nou venon de développe, nou pouvon écie Ce éumé nou monte le tenant et le aboutiant de difféent phénomène que l on etouve au ein de note machine, mai ne nou pouve pa que le oto va ce mette en mouvement. Voyon éellement ce qui e pae au ein de la machine et analyon l évolution pa la uite afin de voi le modification. Nou avon juqu'à péent pi comme hypothèe que la éitance au ein du oto était nélieable, i nou voulon ête complet nou ne pouvon pende cette hypothèe ce qui veut die que le couant otoique n et plu en quadatue aièe u la FEM otoique. Voyon comment ce compote dé lo note machine. Connaiant la ciculation de couant au ein de conducteu, nou pouvon déduie la polaiation fictive du oto. Cou d électotechnique Pae n - 3
Au vu du chéma ci-deu, on peut déduie le champ tounant otoique éultant et découvi que ce denie n et plu en oppoition pafaite avec le champ tounant tatoique. φ Nou pouvon voi claiement en décompoant le CTR éultant que nou avon une compoante en phae avec le CTS, cette denièe enende la FCEM au tato. L aute compoante en quadatue va paticipe à la céation du couple moteu qui va mette le oto en otation. J attie encoe vote attention u le fait que le deux compoante du CTR éultant ne eont jamai nulle. Nou pouvon encoe emaque que le pole ud du CTS et un ien en avance u le nod du CTRéultant et que le pole nod du CTS et éalement en avance u le ud du CTRéultant. Nou pouvon donc claiement compende que le CTR cout deièe le CTS, à la même vitee mai avec un cetain etad qui ea le ièe de la naiance du couple. On peut encoe explique la mie en otation en patant u le pincipe que le CTRéultant va vouloi attape le ud du CTS et que la eule façon pou lui d y paveni c et que le oto e mette en mouvement pou comble cette ditance. Cou d électotechnique Pae n - 4
. Le modification au ein de la machine lo du démaae Nou venon de découvi ce qui e pae dan la machine à l aêt. Voyon ce qui e pae lo de la mie en mouvement. Si le oto e met en otation, une éie de modification vont appaaîte dan la machine. Voyon tout d abod ce qui e pae au ein du oto. Si le oto e met en otation, le conducteu du oto vont voi moin de vaiation de flux. En effet, i nou nou plaçon à ce moment u le oto, la vitee du champ tounant tatoique ne ea plu la vitee du ynchonime mai bien une vitee inféieue qui ea la difféence ente la vitee du ynchonime et la vitee du oto. On peut voi diectement l influence u la féquence de la FEM otoique qui va diminue. Si la féquence diminue, cela veut die que la éactance du oto va elle aui diminue. J en déduit encoe que le déphaae ente le couant otoique et la FEM otoique va diminue. On peut déduie que le champ tounant otoique va lui pende un etad plu impotant u le champ tounant tatoique. J attie l attention u le fait que le deux champ tounant tounent toujou vu du tato à la même vitee. Le aphe ci-deou illutent l évolution du champ tounant otoique et l évolution du champ tounant éultant. Une emaque u le dein ci-deu, le deux aphe non pa été éalié à la même échelle, pou le econd aphe nou avon amplifié le vecteu. Nou pouvon toutefoi die que le deux couant ont lié pa un appot de tanfomation fixe. Je peux déduie u ce aphe que le compoante du champ tounant éultant vont aumente. Si ce compoante aumentent, cela ou entend que la FCEM au tato va aumente mai que le couple va aui aumente. Si la FCEM au tato aumente, cela veut encoe die que le couant tatoique va diminue. La diminution de ce denie va bien entendu e épecute u tou le aute élément de l équation Il et évident que tou ce phénomène vont e poduie en même temp et que la machine va établi en pemanence un équilibe. Il faut ête bien concient qu énomément de choe évoluent au ein de la machine, le amplitude, le déphaae et que multitude de phénomène non décit dan ce cou doivent encoe ête tenu en compte. Cou d électotechnique Pae n - 5
Je peux toutefoi déduie le eneinement uivant : Le couple au démaae n et pa nul et et non nélieable de pat la valeu de l impédance otoique. Le couple aumente loque le oto démae (diminution de la féquence au oto, diminution de la éactance otoique, chanement de la phae et du module du couant otoique) Le couple paea pa une valeu maximum pou edecende à l appoche de la vitee nominale. La FCEM tatoique aumentea duant tout le démaae du moteu (chanement de module et de la phae) Le couant tatoique va diminue duant tout le démaae (chanement de module et de phae).1. Diaamme vectoiel Cou d électotechnique Pae n - 6
.. Concluion Soit une tenion tiphaée altenative inuoïdale appliquée aux bone du tato du moteu, en elation à la loi d ohm et en elation avec la éitance et la éactance de bobinae nou avon ciculation d un couant tatoique dan chaque bobine. Ce couant énèe donc un flux au ein de chaque bobine. Ce flux entaînea au doit de bobine une FEM d auto induction. La combinaion de ce flux va fome une polaiation fictive du tato tounant autou du tato, nou l appelleon le champ tounant tatoique. Le conducteu otoique vont ête oumi à une vaiation de flux et induie une FEM otoique. Vu le cout cicuit du oto, note FEM otoique va poue un couant otoique dan le conducteu du oto. Ce couant vont donc cée au doit de conducteu de flux otoique. La combinaion de ce flux va aui cée un champ tounant otoique. La combinaion de champ tounant otoique et tatoique va nou donne un champ tounant éultant. Ce denie peut ête décompoé en deux vecteu dont l un ia induie une FCEM au tato et le econd paticipea à la fomation du couple. Le couple aini céé metta note oto en otation. Cou d électotechnique Pae n - 7
3. Le difféente caactéitique d un moteu aynchone 3.1. Schéma de câblae 3.. Fonctionnement à vide 3..1. I=f() 3..1.1.Mode opéatoie Câblae du moteu et poitionnement de ampèemète Afin de eleve le valeu automatiquement duant le démaae et ce à intevalle éulie, éle l eneiteu pou le pie de meue. Il ea elevé la vitee dont ea déduit le liement et le couant tatoique. 3..1..Coube Eai à vide 6 5 I tatoique 4 3 1 I=f() 0 100 80 60 40 0 0 liement en % Cou d électotechnique Pae n - 8
3..1.3.Explication Une pemièe emaque, il faut compende liement de 100% comme étant le moteu à l aêt et liement de 0% comme étant le moteu en éime. Le pemie point paticulie que l on peut ouleve et la valeu maximum du I au démaae. Cela explique pa le fait que en ce point, la FCEM tatoique et faible, la éultante du CTR étant fonction de la éactance du oto et cette denièe fonction de la féquence. Ho nou avon que la féquence et maximum donc le déphaae FEM otoique et I et poche de 90. La compoante en phae du CT et faible. Pa la uite, la valeu du I diminue au dépat popotionnellement et enuite en uivant une coube. Pa le même aionnement nou pouvon compende, la diminution de la féquence otoique, donc déphaae E et I moin impotant et aumentation de la compoante en phae du CT. Cela entaîne une aumentation de la FCEM tatoique et donc diminution du couant tatoique. Plu loin dan la coube, nou avon une coube ca i le module vaient u l enemble de teme caactéiant la machine, le déphaae vont aui vaie et c et le ca ente la tenion d alimentation et le I. Un aute phénomène appaaiant éalement et ayant une épecution u l allue, et que l accéléation du oto n et pa contante, elle et lente au dépat, il faut vaince le couple éitant de note moteu et et apide pa la uite pou e tabilie en éime. Cette état de choe e épecute bien u au niveau du chanement de la féquence au oto. 3... C=f() 3...1.Mode opéatoie Câblae du moteu Afin de eleve le valeu automatiquement duant le démaae et ce à intevalle éulie, éle l eneiteu pou le pie de meue. Il ea elevé le couple et la vitee dont ea déduit le liement. 3...Coube Eai à vide couple moteu 6 5 4 3 1 0 100 90 80 70 60 50 40 30 0 10 liement en % C=f() Cou d électotechnique Pae n - 9
3...3.Explication Cette coube offe une allue paticulièe, on allue peut toutefoi explique en ead au pincipe énoncé ci-avant. Nou emaquon que le couple n et pa nul au démaae, et qu il n et pa éale à la valeu maximum. Nou avon que le couple et fonction de la compoante en quadatue du CT. Cette valeu n et pa nulle au démaae et aumente loque le moteu e met en otation. Nou avon encoe que cette compoante du CT et fonction de la féquence au oto et que cette denièe diminue lo de la mie en otation. Le CTR e déphae donc de plu en plu du CTS lo de la mie en otation. Si ce déphaae pae pa un maximum, cela induit automatiquement que la compoante du CT va elle aui pae pa un maximum. Nou avon que i le amplitude de caactéitique de note moteu vaient, le déphaae vaient aui. L enemble de ce inteaction ea tel que le déphaae ente le CT et le CTS va diminue. Je appel que le déphaae ente le couant tatoique et la tenion d alimentation va avoi une conéquence u le CTS qui va voi on déphaae vi à vi du CT vaie (diminution). 3.3. Fonctionnement en chae 3.3.1. coφ=f(p ut ) 3.3.1.1.Mode opéatoie Câblae du moteu et poitionnement de ampèemète et wattmète. Mette le moteu en mache et attende que ce denie e oit tabilié en vitee. Il ea elevé le couple et la vitee qui pemettont de touve la puiance et utile et encoe le elevé de la puiance abobée et le couant tatoique qui pemettont de touve le coinu φ. 3.3.1..Coube Eai en chae coinu phi coinu phi=(put) 0 1 3 4 5 6 7 8 Put (w) Cou d électotechnique Pae n - 10
3.3.1.3.Explication Nou avon que le coinu φ epéente le déphaae ente la tenion d alimentation et le couant tatoique. Je peux die éalement que ce déphaae et fonction de la FCEM. Sachant que cette denièe et fonction de la compoante en phae du CT, et que ce denie et fonction de la féquence au oto et donc de la vitee du oto. Ho nou avon que la mie en chae entaîne une chute de vitee et pa conéquent une aumentation de la féquence otoique. Note que nou n avon pa à faie à une doite ca toute modification au oto eçoit pa inteaction au tato une nouvelle influence. 3.3.. η=f(p ut ) 3.3..1.Mode opéatoie Câblae du moteu et poitionnement de ampèemète et wattmète. Mette le moteu en mache et attende que ce denie e oit tabilié en vitee. Il ea elevé le couple et la vitee qui pemettont de touve la puiance et utile et le elevé de la puiance abobée qui enemble pemettont de touve le endement. 3.3...Coube Eai en chae endement endement = f(put) 0 1 3 4 5 6 7 8 Put(w) 3.3..3.Explication Nou avon que loque nou chaeon note moteu, de pat la chute de vitee nou avon aumentation de couant otoique et tatoique. Cette aumentation entaîne bien entendu une aumentation de pete, mai aui de la puiance abobée de pat le couant tatoique. Il et donc nomal de voi le endement évolue de la ote. Su note coube, nou avon toutefoi un point paticulie. A quoi coepond le maximum de endement? Nou avon que note moteu et capable de founi un couple moteu maximum qui coepond à une chae utile maximum. Si nou demandon à note moteu de founi plu que cette valeu Cou d électotechnique Pae n - 11
maximum, nou avon décochae du moteu ou entendu pete de puiance utile et effondement de la coube du endement. Le couant emballent, et le pete éalement. Rappele vou en mécanique que la Put et fonction du couple (qui diminue) et de la vitee (qui diminue). Toute aumentation du couant tatoique donc de la puiance abobée ne uffit plu pou epende la chae. 3.3.3. I t =f(p ut ) 3.3.3.1.Mode opéatoie Câblae du moteu et poitionnement de ampèemète et wattmète. Mette le moteu en mache et attende que ce denie e oit tabilié en vitee. Il ea elevé le couple et la vitee qui pemettont de touve la puiance et utile et encoe le elevé du couant tatoique. 3.3.3..Coube Eai en chae 8 6 I 4 I=f(Put) 0 0 1 3 4 5 6 7 8 Put(w) 3.3.3.3.Explication Nou avon que loque l on chae un moteu, la vitee diminue entaînant une aumentation de la féquence au oto. Cette aumentation entaîne une amplification du déphaae ente le couant otoique et la FEM otoique. Le déphaae ente le CTS et le CTR et donc éduit ce qui entaîne une diminution de compoante et donc de la compoante en phae. Cette denièe paticipant à la énéation de la FCEM au tato, je dédui que cette denièe diminue et que le couant tatoique aumente. On peut aiément compende que plu ont chae le moteu, et plu difficilement il pavienda à epende la chae ce qui veut die que la vitee diminuea pa pallie plu impotant plu on chaea la machine. Cou d électotechnique Pae n - 1
3.3.4. =f(p ut ) 3.3.4.1.Mode opéatoie Câblae du moteu et poitionnement de ampèemète et wattmète. Mette le moteu en mache et attende que ce denie e oit tabilié en vitee. Il ea elevé le couple et la vitee qui pemettont de touve la puiance et utile et le liement. 3.3.4..Coube Eai en chae liement =f(put) 0 1 3 4 5 6 7 8 Put(w) 3.3.4.3.Explication Nou avon que le liement et lié à la vitee de otation du oto. Il ea d autant plau and que le oto toune moin vite. On peut aiément compende que plu ont chae le moteu, et plu difficilement il pavienda à epende la chae ce qui veut die que la vitee diminuea pa pallie de plu en plu impotant avec l aumentation de chae. On etouve ce phénomène u note coube. Cou d électotechnique Pae n - 13
3.3.5. C=f(P ut ) 3.3.5.1.Mode opéatoie Câblae du moteu et poitionnement de ampèemète et wattmète. Mette le moteu en mache et attende que ce denie e oit tabilié en vitee. Il ea elevé le couple et la vitee qui pemettont de touve la puiance. 3.3.5..Coube Eai en chae couple C=f(Put) 0 1 3 4 5 6 7 8 Put(w) 3.3.5.3.Explication Nou avon que le couple moteu évoluea de la même façon que le couple éitant offet pa la chae. SI on pend comme pincipe que nou chaeon note moteu pa pallie contant, je peux die que i on ne dépae pa le couple moteu maximum, note couple moteu va aumente de façon popotionnel. Pouquoi dé lo n avon nou pa une doite? Nou pouvon die que la puiance utile et fonction du couple moteu et de la vitee. Si le couple évolue dan note hypothèe de façon contante, il n en et pa de même pou la vitee. En effet, nou avon que cette denièe diminuea d autant plu vite que la chae devient impotante. Cou d électotechnique Pae n - 14
4. Bilan éneétique Nou pouvon écie ce qui uit : Pab = Put+ pméc+ p jot+ p jt+ p ft 5. Le fomule liée au moteu aynchone Afin de implifie quelque peu note machine, nou pendon le hypothèe uivante : Le pete pa couant de Foucault ont nulle Le pete mécanique ont nulle La éitance du tato et nulle P t = P ab pete au tato. Comme nou penon comme hypothèe que ce pete ont nulle, Pt = Pab. P t = P ab = C x ω P t = P méc + p jot p j =P t - P méc p j = C. ω - C. ω p j = C. (ω ω ) i. ω = ω ω p j =. ω. C p j =. P t p méc = P t. P t = (1 ). P t X = L. ω ω =. π. f f =. f X =. L. ω Cou d électotechnique Pae n - 15
Cou d électotechnique Pae n - 16 L R Z ω + = ' L R E Z E Z E I ω + = = = co L R R ω ϕ + = p j =. P t = 3. R. I ² p j =. C. ω = 3. R. I ² ² ² ² 3 L R U m R C ω ω + = La fomule énéale du couple devient : Sachant que le couple ea maximum loque le déphaae ente la tenion d alimentation et le couant tatoique ea de 45, je peux écie : R X t =1= ϕ X R = ( ) ² ² ² 3 X R R X R R X U m C + = ω ² ² ² 3 X R R U m C + = ω X U m C ω = ² ² 3 max
Le couple au démaae quant à lui vauda : C dém A l aêt : = 3m² U ² ω R R + X E = N. ω. Φ En mache : E = N. ω. Φ ω =. ω E = N.. ω. Φ E =. E E = N. ω. Φ Cou d électotechnique Pae n - 17
6. Le diaamme du cecle (avec le hypothèe) Le diaamme du cecle nou donnent le valeu uivante : OB et popotionnel au couant tatoique OA et popotionnel au couant tatoique à vide i =0 Le point A et équivalent à un fonctionnement à =0 AB et popotionnel au couant otoique HG et popotionnel au liement BQ et popotionnel au p méc BF et popotionnel à la P ab BF et popotionnel au couple QF et popotionnel au p j Le anle de couant ont éel Cou d électotechnique Pae n - 18
7. Le difféent mode de démaae d un moteu aynchone Le but de démaae que nou allon analye et de paveni pa de atifice de diminue la valeu du couant abobe an toutefoi abaie la valeu du couple. On veillea toujou à ce que le couple moteu au démaae oit toujou upéieu au couple éitant de la machine. 7.1. Pa action u le tato 7.1.1. Placement de éitance tatoique Le but de cette méthode et de cée pa l inetion de éitance en éie avec le enoulement tatoique une chute de tenion ayant pou but de diminue la tenion aux bone de enoulement popement dit et aini éduie le couant. Cette méthode à quelque inconvénient, la puiance abobée pa le éitance que nou ajouton et pedue ou fome de chaleu. Lo du etait de éitance tatoique, nou avon de à-coup de couant. Ce ytème ea écaté i le couple de démaae doit ete impotant. Voyon ce que deviennent le couant otoique et le couple. En fin de démaae, la cacade de éitance tatoique cout-cicuitée et la pleine tenion et appliquée aux bobinae tatoique. mu I= Si U diminue, I Z diminue CQFD. La coube ci-deou nou monte l évolution du couant lo du paae de difféent pallie de note cacade de éitance tatoique. R 3 ² ² C= m U i U diminue, le couple diminue en fonction du caé ω R ² + X de la tenion. Cou d électotechnique Pae n - 19
7.1.. Sou tenion d alimentation éduite En lieu et place d une cacade de éitance, nou utilieon ici un auto tanfomateu poédant un nombe plu ou moin impotant de plot coepondant chacun à une tenion difféente. On voit tout de uite que cet auto tanfomateu va me pemette d aumente plot pa plot le potentiel au niveau de bobinae du tato. En fin de démaae, l auto tanfomateu et cout-cicuité et la pleine tenion et appliquée aux bobinae tatoique. Cette méthode offe l inconvénient d entaîne lo du chanement de plot de pointe de couant. Cette méthode ete toutefoi moin buque que celle epie ci-deu. On peut encoe die que plu il y aua de plot et plu la difféence de tenion ente plot ea faible. Si le vaiation de tenion ont plu faible, le pointe de couant eont plu faible. Ce ytème ne poua ête utilié que pou de faible couple au démaae. Le allue de coube et le fomule etent identique que pou la méthode pécédente. 7.1.3. Placement d un héoto au tato Cette méthode et de loin la meilleu pou ce qui et d un démaae ou tenion éduite avec limitation de vaiation de couant tout au lon du démaae. Le héoto nou pemetta d aumente potentiel faible et contant la tenion aux bone de bobinae du tato. Bien que cette méthode n offe plu de pointe de couant, elle ne pemetta pa de aanti un couple impotant. On ne poua utilie ce ytème que u de chae à couple éduit. Il faut encoe inale le pix élevé d un tel ytème. Cou d électotechnique Pae n - 0
7.1.4. Démaae étoile tianle L enemble de méthode vu plu haut offe deux inconvénient dan leu mie en œuve. Pemièement, le coût de ce type de ytème et non nélieable. Deuxièmement, il et néceaie d adjoinde un ytème de commutation automatié ou néceité la péence d un opéateu. Il et donc utilié dan le monde indutiel une aute méthode de loin moin coûteue et pouvant ête facilement automatiée. Il ait d exploite le couplae même de enoulement tatoique. Nou avon que le tato offe 6 bone pou toi bobine tatoique. Nou avon donc la poibilité de couple note tato oit en étoile oit en tianle. Pou appel, lo d un couplae tianle, nou appliquon aux bone de note tato la tenion ente phae du éeau et donc la tenion maximum. En étoile pa conte, nou appliqon un potentiel ente phae et neute. Cette valeu et plu faible avec un appot 3. Voyon ce que donne ce ytème m U 3 I I Υ = IΥ= Z 3 mu Z I = I = I 3 ² U m ² R 3 CΥ= C = C Υ ω R 3 ² + X Cou d électotechnique Pae n - 1
R C = 3m² U ² C = C ω R + X ² 7.. Pa action u le oto Cette patie ne applique que pou un moteu aynchone bobiné. Pou le moteu à cae, aucune influence du oto ne peut ête poible. Nou avon que le bobinae du oto ont câblé en étoile au ein du moteu et que dé lo eul toi bone ont epie u la plaque à bone et ce pou un moteu bipolaie. Nou avon que toute diminution du couant otoique e épecute u le couant tatoique. Si nou pavenon à éduie le couant otoique Le couant abobé au éeau ea éalement éduit. Nou avon que le couant au oto et limité pa d une pa la FEM induite et d aute pat pa l impédance de bobine. Nou ne pouvon pa modifie cette valeu, mai nou pouion modifie l impédance du oto. En effet, pou diminue le couant otoique nou devon aumente l impédance et pou paveni à cela, nou allon inéé via le bone de éitance upplémentaie en éie avec chacune de bobine. L impédance lobale va donc aumente et aini éduie le couant otoique et donc le couant tatoique. Comment va éai le couple? R 3 ² ² C= m U i R ω aumente, le couple lui a tendance à aumente. R ² + X Le aphique i deou nou monte l évolution du couple pou une cacade de éitance otoique. Cou d électotechnique Pae n -
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8. Calcul d un héotat de démaae Vou touveez ci-deou le calcul complet d un héotat de démaae. Afin de e accoche à un ca patique, il aia de place un héotat u la machine uivante. Moteu 30V 400V Réeau tiphaé 400V 50Hz Puiance abobée : 3,6Kw Facteu de puiance : 0,64 E = 105V loque U = 30V R = 0,148 ohm K = X = 0,918 ohm N = 1410 t/min Pab In= = 8, 5463A 3U coϕ Comme le moteu et du type 30-400 volt, cela veut die que la tenion maximum applicable aux bone de bobine et de 30V donc i le éeau et du 400V, je ui oblié de faie fonctionne mon moteu en couplae étoile. m = U =0,4565 U 0,9KIn Id = = 33, 6984A m U Rd = =3, 1159ohm Id Rdém= Rd R =3, 0418ohm n = n =0,06 n lo 1 Nb plot= = 4,0589plot lo( K ) Soit un héotat de 4 plot. Recalculon la valeu du facteu K K= 10 = 1 K = K 1 = 1 = 3 = = K 3 4 = = K lo 1 K 0,4949 0,449 0,11 0,06 =,005 Cette denièe valeu coepond bien au liement du moteu loqu il tavail an le éitance otoique. Cou d électotechnique Pae n - 4
R R1 = = 0, 6114ohm 3 R = 1R1 = 0, 305ohm R3 = R1 = 0, 1497ohm R4 = 3R1 = 0, 0756ohm R 1- = 0,3089 ohm R -3 = 0,158 ohm R 3-4 = 0,0756 ohm Cou d électotechnique Pae n - 5
9. Le moteu péciaux 9.1. Moteu à double cae Ce moteu à l avantae d ête obute et de bénéficie éalement au démaae de qualité poche de celle d un oto bobiné. Le oto de ce moteu poède en éalité deux cae concentique. Une de cae et extene et l aute intene. Toute deux ont toutefoi placée dan le encoche du oto. Pace qu elle et entouée de fe, la cae intene et plu inductive que l extene. On donnea pa conte plu de éitance à la cae extene en utiliant un matéiaux plu éitif (laiton). Au démaae la féquence de couant otoique et ande et la éactance de la cae intene combinée à l effet pelliculaie conduit à un couant faible dan cette cae. Le démaae effectue donc u la cae extene plu éitante donc un couant tatoique éduit. A la vitee nominale, la féquence du oto et faible et la éactance de la cae intene et donc éalement faible ce qui entaîne un couant plu impotant dan cette cae moin éitante. Le couple moteu et équivalent à la omme de couple développé pa chaque cae. 9.. Moteu à pluieu vitee Un de inconvénient de moteu aynchone et que leu amme de vitee et fonction du nombe de bobinae et donc tè éduite. Leu utiliation et donc éalement limité pou de utiliation à vitee pécie. Un aute inconvénient, il et impoible de éalie de façon économique une éulation de la vitee. Noton que cette denièe poibilité n et de toute façon pa applicable au moteu à cae. Pou pallie à ce poblème, on a mi au point de moteu à deux vitee, le tato de ce machine et identique à un moteu claique, le oto lui a une fome de couonne. L intéieu du oto pote un deuxième enoulement tiphaé tatoique qui alimenté pa de baue poduit un champ tounant à 3000 t/min pa appot à lui, donnant aini 6000 t/min envion pa appot à un point fixe du tato. 9.3. Moteu à féquence de otation élable ou encoe appelé cacade hypoynchone Plutôt que de cout-cicuite le oto, on alimente un pont edeeu tiphaé qui délive une tenion unidiectionnelle. Celle-ci et enuite convetie via un pont de thyito en une tenion tiphaé de même féquence que le éeau. Cette tenion aini founie et envoyée au éeau oit diectement oit pa l intemédiaie d un tanfomateu. Cette méthode pemet de éle le liement du moteu de 1 à 100%. L avantae de cette méthode en compaaion avec le éitance otoique c et que l éneie n et pa pedue ou fome de chaleu mai etituée au éeau. La éulation e fait donc en jouant u le envoi de puiance u le éeau et donc en éulant le couant au ein du oto. Cou d électotechnique Pae n - 6
9.4. Moteu avec vaiateu de féquence Nou avon qu un moteu aynchone poède une vitee fixe fonction du nombe de bobinae mai aui fonction de la féquence. Si nou utilion un énéateu à féquence vaiable, nou auon la poibilité de éle la vitee de note moteu. Il fauda veille dan ce ca à ce que note énéateu puie abobe le couant de démaae an que la chute de tenion ne oit top impotante. 9.5. Moteu à enoulement épaé Nou avon que i le nombe d enoulement vaie au tato, la vitee du oto va vaie. Il et aié de compende dè lo que nou pouion enviae un moteu ayant pluieu bobinae tatoique que l on pouaient câble de façon difféente en fonction de la vitee ouhaitée. Note que nou eont toujou lié à de vitee bien pécie an poibilité de élae fin. L inconvénient de ce moteu on an doute et on poid de 1,5 à foi celui d un moteu nomal. 9.6. Moteu Dalhande Ce type de moteu offe u le bonie en plu de extémité de chaque bobine du tato le point milieu de ce denièe. Nou nou etouvon en quelque ote avec 6 bobine pou un moteu bipolaie. Cela va nou pemette de câble au doit de chaque bobinae le deux demi bobine en éie ou en paallèle. Je peux donc die que j ai deux couplae donc deux vitee. Comme ouvent mon moteu peut encoe ête couplé oit en étoile oit en tianle, je me etouve avec 4 vitee ditincte. Pou un même couplae, on peut die que la ande vitee ea le double de la petite vitee. Cou d électotechnique Pae n - 7
10. Feinae de moteu aynchone 10.1. Feinae à conte couant Il ait dan note ca d exploite le pincipe même de la otation du oto pou le feine. Nou avon que note moteu e met en otation pace que le tato énèe un CTS et que en combinaion avec le CTR, il y accochae du oto et mie en otation de ce denie. Nou avon encoe que le oto ce metta en otation dan le même en que le CTS. Nou pouvon donc compende que pou feine le oto nou pouion invee le CTS. Pou paveni à cela, nou inveeon deux phae du tato. Cette inveion deva ête de coute duée, ca le effot au doit du oto eont tè impotant. On ne doit pa non plu voi le oto e mette en otation en en invee. On peut encoe compende que cette manœuve va entaîne de buque vaiation de couple et de couant tatoique. Pou limite celle-ci, nou inèeont lo de la pemutation de phae de éitance en éie avec le enoulement tatoique. Il et encoe pécié que la tenion du oto et peque le double de celle de l aêt, une pécaution paticulièe ea pie pou le iolation de bobinae. Ce ytème et utout utilié pou le moteu bobiné 10.. Feinae pa injection de couant continu Ce ytème et utout utilié pou le moteu à cae. Il ait dan ce ca non pa de uppime le CTS ou de l invee, mai tout implement de le fie. En effet, dan ce ca nou allon cée un fein manétique. Le CTR va e etouve en otation dan un champ fixe qu il va devoi fanchi. On compend aiément l effet de feinae que va encaie ce CTR lui même à péent fonction de la vitee du oto. Dan ce ca, le CTR et diectement fonction de la otation du oto puique c et ce denie qui céé la vaiation de flux pou le conducteu. La vitee du CTR ea donc identique à la vitee du oto et diminuea avec celle-ci. Ce ytème ne ea toutefoi plu efficace à faible vitee puique le CTR devienda top faible. 10.3. Feinae pa fonctionnement en hypeynchone Dan ce ca de fiue, on fait toune la machine en énéatice à une vitee un ien upéieue à la vitee du ynchonime. Dan ce ca, le liement et néatif et il abobe de l éneie mécanique. 10.4. Fonctionnement en énéatice aynchone Un moteu aynchone entaîné à une vitee upéieue au ynchonime peut débite de la puiance active u un éeau, mai continuea toujou à abobe de la puiance éactive ca n oublion pa que la féquence au oto et dan ce ca élevée, donc le déphaae du couant otoique et tè élevé ce qui oblie la machine à conomme de la puiance éactive. Cela et du au déphaae du couant otoique qui influence le déphaae du couant tatoique. Cou d électotechnique Pae n - 8
11. Execice 1) Soit un moteu aynchone III 0V 50Hz 6,5A n=1440 t/min - co φ=0,84 La éitance meuée ente deux phae du tato vaut =,5 ohm. Le pete dan le fe du tato valent : p ft =90w Le pete mécanique ont etimée à p méc =50w Calcule : le pete pa effet joule dan le oto Le pete pa effet joule dan le tato le couple utile le endement Solution : ( R ),5 I = 3 6,5² = 14, w p jt = 3R I = 3 594 p j= Pt Pt = Pab p jt p ft= 080,5394 14,594 0 90 = 1847, 945w Pab = 3 U Icoϕ = 306,5 0,84= 080, 5394w n n = = 1500 0,04 1500 1440 = n p j = Pt = 0,041847,945 = 73, 9178w Put = Pt p j pméc= 1847,945 73,9178 50= 174w Put Cut = = 174 = 11, 438Nm π n π ( 1440) 60 η = = 174 = 0,886 P Put ab 080 ) Soit un moteu aynchone tiphaé 380V 50Hz abobe un couant de 15A avec un coφ=0,86 ; on liement et de 4%. Sa vitee de otation étant de 145 t/min. Nou ne tiendon compte que de pete pa effet joule dan le tato. Calcule le nombe de pôle La puiance abobée Le liement Le pete pa effet joule dan le oto Le endement Solution : f p = = 50 = n 1500 60 Pab = 3 U Icoϕ = 338015 0,8= 7898w n n = = 1500 0,05 1500 145 = n p j = Pt = Pab = 0,05 7898= 394, 9w ( 1 ) Put ( 1 0,05) 7898 η = = = 0,95 Pab 7898 Cou d électotechnique Pae n - 9
1) Un moteu aynchone III 0V 50 Hz abobe un couant de 30A avec un co φ=o,86 avec un liement de 4%. La éitance meuée ente deux phae du tato et =0, ohm et le pete dan le fe au tato valent p ft = 300w. Calcule : la féquence de otation achant que le tato poède 6 pôle (1000 t/min) Le pete pa effet joule dan le oto (70w) Le pete pa effet joule dan le tato 370w) Le couple moteu (88,4Nm) Le endement (90,4%) ) On lit u la plaque inalétique d un moteu aynchone III 380V - 50Hz I=40A coφ=0,86 n=75 t/min. On ait que la éitance ente phae au tato et de 0,3 ohm et que le pete fe du tato ont de 600w. Calcule : le nombe de pôle (4) Le liement (0,03) La puiance abobée (641w) Le pete pa effet joule (pjt=70w pj=710,7w) Le endement (0,913) Le couple moteu (71,6Nm) 3) Un moteu aynchone III à cae abobe, à pleine chae, un couant de 340A et une puiance de 07Kw ou une tenion de 380V 50Hz. Le liement et alo de = 1,%. Connaiant la éitance ente le phae du tato =0,018 ohm ; le pete contante de 500w et n= 1500 t/min. Calcule : le facteu de puiance La féquence de otation Pete joule au oto Pete joule au tato La puiance utile Le endement Le couple tanmi au oto (Ctanmi) Le couple utile Cou d électotechnique Pae n - 30
4) Un moteu aynchone III, 4 pôle, à cae, et alimenté pa un éeau tiphaé 0V/380V 50Hz. Le couplae du tato et éalié de manièe telle que chaque enoulement oit oumi à la tenion de 380V 50Hz. Le eai moteu ont donné : Réitance meuée ente deux phae du tato = 1,5 ohm Eai à vide ou tenion nominale : Pv=10w ; Iv= 1,5A Eai en chae nominale ou tenion de 380V I=4,7A P=500w n= 1410 t/min. Calcule : la vitee du ynchonime Le couplae du moteu Le moteu fonctionnant à vide : Le facteu de puiance (coφ) Le pete manétique au tato Le pete mécanique (nou uppoeon ce deux denièe pete éale) le moteu fonctionnant en chae : le liement le pete pa effet joule au tato le pete pa effet joule au oto la puiance utile le couple utile le endement Cou d électotechnique Pae n - 31