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7/25/2019 Extrait Du Rapport PFA
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Extrait du rapport
Table des matires
Introduction .................................................................................................................................... 1
I Cahier des charges ............................................................................................................ 2
1.1 Caractristiques techniques de la carte ................................................................................... 2
1.2 Caractristiques techniques du moteur ................................................................................... 2
II Dmarreur base de gradateur .................................................................................... 3
2.1 Utilit des dmarreurs .................................................................................................................... 3
2.2 Gradateur de tension pour moteur asynchrone .................................................................... 3
2.3 Applications et types de gradateurs .......................................................................................... 4
2.4 Principe gnral dun gradateur triphas ............................................................................... 4
III Contrleur numrique et contrleur analogique ................................................... 6
IV Ralisation de la carte de contrle ............................................................................... 9
4.1 Schmas synoptique ........................................................................................................................ 9
4.2 Circuit et Typon ................................................................................................................................. 5
4.3 La carte en 3D .................................................................................................................................... 9
Conclusion ......................................................................................................................................... X
Bibliographie ................................................................................................................................... X
Annexes .............................................................................................................................................. X
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Introduction
Afin dadapter la formation au besoin du march du travail, notre cole prend chaque anne
des mesures pour lamlioration de la qualit de formation initie au sein de lcole. Parmi ces
mesures, llaboration et la ralisation dun projet de spcialit, pour mettre en application les
connaissances thoriques et affiner lesprit dquipe etdinitiative.
Dans le cadre de ce projet, nous somme charges de raliser une carte lectronique garante la
rgulation du courant pour un gradateur triphas.
Ce projet met en vidence lintrt dutiliser les gradateurs comme dmarreurs pour moteurs
asynchrone, aussi lutilit de limiter le courant de dmarrage. Lutilisation dun traitement
numrique met en pratique des notions importantes telle que: lchantillonnage quantification
conversion analogique numrique et numrique analogique ainsi laffichage laide dun afficheur
LCD.
Le rapport comporte quatre grands axes. Dans le premier nous prsentant brivement les
modes de dmarrage des machines asynchrone en se focalisant sur le dmarrage laide dun
gradateur. Le deuxime axe dcrit la mthode de contrle par limitation du courant de dmarrageainsi que la boucle de rgulation raliser. Le troisime est un comparatif entre les deux solutions
analogique et numrique. Le dernier axe est consacr la conception et ralisation de notre carte.
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I Cahier des charges
Le travail demand est de raliser une carte lectronique permettant de rguler le courant dun
dmarreur base de gradateur pour moteur asynchrone.
1.1 Caractristiques techniques de la carte
N Fonction Caractristiques remarques
1 Dimensions 14cmX20cm
2 Alimentation 15v -15v 5v Externe
3 Imax 200A >8Id
4 Vout (alpha) 0 12v ==
5 Affichage Alpha
6 Affichage Gain proportionnel
7 Affichage I consigne
8 Rglage Gain proportionnel
9 Rglage I saturation
10 Solution numrique Microcontrleur
11 Simulation Logiciel proteus
1.2 Caractristiques techniques du moteur
N Fonction Caractristiques remarques
1 Moteur MAS
2 Puissance nominale 3kw
3 Imax 200A >8Id
4 Tension 220v 380v
5 Facteur de puissance 0,8
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II Dmarreur base de gradateur
2.1 Utilit des dmarreurs
Le dmarrage en direct sur le rseau de distribution des moteurs asynchrones est la solution la plus
rpandue et est souvent convenable pour une grande varit de machines. Cependant, ellesaccompagne parfois de contraintes qui peuvent savrer gnantes pour certaines applications,
voire mme incompatible avec le fonctionnement souhait au niveau de la machine :
Appel de courant au dmarrage pouvant perturber la marche dautres appareils connects
sur le mme rseau,
A-coups mcaniques lors des dmarrages, inacceptables pour la machine ou pour le confort
et la scurit des usagers,
Impossibilit de contrler lacclration et la dclration,
Impossibilit de faire varier la vitesse,
Les dmarreurs et les variateurs de vitesse suppriment ces inconvnients. La technologie
lectronique leur a donn plus de souplesse et a tendu leur champ dapplication.
2.2 Gradateur de tension pour moteur asynchrone
Ce dispositif de variation de tension, exploitable pour lclairage et le chauffage, nest utilisable
quavec des moteurs asynchrones cage rsistante ou bagues (cf. fig. 01). Ces moteurs
asynchrones sont dans la majorit des cas triphass, occasionnellement monophass pour les
petites puissances (jusqu 3 kW environ). Souvent utilis comme dmarreur ralentisseur
progressif, dans la mesure o un couple de dmarrage lev nest pas ncessaire, un gradateur
permet de limiter lappel de courant, la chute de tension qui en dcoule et les chocs mcaniques
dus lapparition brutale du couple.
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Fig. 01: couple disponible dun moteur asynchrone aliment tension variable et dont le rcepteur prsente un couple
rsistant parabolique (ventilateur) [a]- moteur cage dcureuil, *b+- moteur cage rsistante.
2.3 Applications et types de gradateurs
Parmi les applications les plus courantes citons le dmarrage des pompes centrifuges et des
ventilateurs, des convoyeurs bande, des escaliers roulants, des portiques de lavage
dautomobiles, des machines quipes de courroieset en variation de vitesse sur lesmoteurs de
trs faible puissance ou sur les moteurs universels, comme dans loutillage lectroportatif. Mais
pour certaines applications, telle la variation de vitesse des petits ventilateurs, les gradateurs ont
quasiment disparu au profit des convertisseurs de frquence plus conomiques en phase
dexploitation
2.4 Principe gnral dun gradateur triphas
Le circuit de puissance comporte, par phase, 2thyristors monts tte-bche (cf. fig. 9). La variation
de tension est obtenue en faisant varier le temps de conduction de ces thyristors au cours de
chaque demi-priode. Plus linstantde lamorage est retard, plus la valeur de latension
rsultante est faible. Lamorage des thyristors est grpar un microprocesseur qui assure
galement les fonctions suivantes :
contrle des rampes de monte en tension et de diminution de tension rglables ; la rampe
de dclration ne pourra tre suivie que si le temps de dclration naturel du systme
entran est plus long ;
limitation de courant rglable ;
sur couple au dmarrage ;
commande de freinage par injection de courant continu ;
protection du variateur contre les surcharges ;
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protection du moteur contre les chauffements dus aux surcharges ou aux dmarrages trop
frquents ;
dtection de dsquilibre ou dabsence dephases, de dfauts thyristors. Un tableau de bord
qui affiche diffrents paramtres de fonctionnement apporte une aide la mise en service, lexploitation et la maintenance. Certains gradateurs, tels lAltistart (Telemecanique)
peuvent commander le dmarrage et le ralentissement :
dun seul moteur,
de plusieurs moteurs simultanment, dans la limite de son calibre,
de plusieurs moteurs successivement par commutation. En rgime tabli, chaque moteur
est aliment directement par le rseau travers un contacteur.
Seul lAltistart dispose dun dispositif brevet permettant une estimation du couple moteur ce qui
permet deffectuer des acclrations et dclrations linaires et, si ncessaire, de limiter le couple
moteur. Inversion du sens de marche et freinage Linversion du sens de marche seffectue par
inversion des phases dentre du dmarreur. Le freinage se fait alors contre-courant et toute
lnergie est dissipe dans le rotor de la machine. Le fonctionnement est donc par nature
intermittent.
Fig. 02: dmarreur de moteurs asynchrones et forme du courant dalimentation.
Tension efficace: on dmontre dans le cas dune charge rsistive que :
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Conclusion du chapitre.
Pour remdier ces deux problmes majeurs :
Absorption dun courant de dmarrage 5 6 fois In.
Couple de dmarrage important jusqu 2Tn qui cause des chocs mcaniques.Le compromis sera de limiter le courant de dmarrage tout en conservant un couple moteur
suffisant pour assurer le dmarrage.
Pour limiter le couple et courant, on agit sur la valeur efficace de la tension dalimentation:
Le courant de dmarrage est rduit dans les mmes proportions que la tension.
III Contrleur numrique et contrleur analogique :
Conclusion du chapitre.
Nous avons choisis une solution qui se base sur le traitement numrique de linformation pour les
avantages suivant :
a) Des circuits numriques
Plus stable.
Aucun rglage pendant le fonctionnement.
Technologie utilise (IC, LSI, VLSI, ..) trs volutive. Cot en baisse.
Taille rduite.
Rapidit de traitement croissante.
Liaison numrique analogique de plus en plus performante.
b) Des contrleurs numriques
Meilleure productivit.
Profit maximum - Cot minimum - nergie minimum.
Prix de composantes (P et DSP) en baisse.
Composantes peu susceptibles au vieillissement et lenvironnement.
Processeurs numriques plus compacts et plus lgers (Microcontrleur).
Meilleure dextrit (poids, encombrement et consommation lectrique rduits).
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IV Ralisation de la carte de contrle
4.1 Schmas synoptique
Fig : 05 Schma synoptique de la carte de rgulation de courant.
Description
Le courant du moteur IMAS est compar a une consigne donne, la diffrence est transmis au gain si elle est
positif sinon il prend la valeur = 0. est multiplie par un gain puis crte par une valeur de saturation. A la
sortie de ce bloque une commande est envoye au gradateur.
Notre programme implant dans le microcontrleur effectue le traitement dcrit au-dessus
puis donne la sortie langle alpha sur 8 bits. Cette valeur est convertie en signal analogique laide
dun CNA externe. Puis amplifie avant dtre envoye au gradateur
Les trois potentiomtres permettent de rgler les paramtres :
Gain proportionnel de la boucle.
I consigne : consigne de courant. S saturation : valeur de la saturation qui limite alpha.
Un afficheur LCD permet de visualiser les trois grandeurs : [
Alpha.
Gain.
I consigne.
I consigne
I MAS
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4.2 Circuit lectrique et Typon de la carte
Echelle : 1:1(Circuit lectrique sur ISIS)
ENSEM 2014/2015
Encadr par :Mr. SANDALI
A4 Ralis par : OUSSA & SAHRAOUI GE : GSEFig 10 : circuit lectrique de la carte ralise
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Echelle : 1:1(ct cuivre, Typon)
ENSEM 2014/2015
Encadr par :Mr. SANDALI
A4 Ralis par : OUSSA & SAHRAOUI GE : GSENote : Le circuit imprimmanque de quelque strabes
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4.3 La carte en 3D
Organigramme et programme de la boucle
int imax;int icons;int iseil;int alpha;
int K,m;int angle;
char cmp;void main() {
TRISA = 0xFF;
TRISB = 0x00;
TRISC = 0x00;portc=0x00;ADC_Init();
//PWM1_Init(5000);//PWM1_Start();K=1;cmp=0;
angle=0xff;while(1){
Imax = ADC_Read(0) >> 2;
K = ADC_Read(1) >> 2;icons = ADC_Read(2) >> 2;
angle = ADC_Read(3) >> 2;// Boucle d'elimination de la difference negative
if(icons