D . COLLIGNON TP : Altistart démarrage 1/4

ETUDE DU DEMARRAGE D’UNE MACHINE

Lieu d’activité : Laboratoire d’études des sous-systèmes

Durée

Deux séances de trois heures

Pré requis :

- Connaître le principe de fonctionnement d’une machine asynchrone.

- Savoir réaliser des mesures à l’oscilloscope.

- Avoir des notions de dynamique (moments d’inertie, couples, calcul des temps de démarrage…).

A disposition :

- Le cours d’électrotechnique

- La préparation du tp sur le démarreur progressif.

- La documentation du démarreur.

Liaisons avec le référentiel :

Fonction alimenter (générer)

Fonction protéger les matériels

Fonction commander la puissance

Fonction convertir l'énergie

Fonction modulation de l'énergie (régler, asservir, réguler).

Fonction. convertir l'énergie (transformer, convertir).

Caractérisation de la source d'énergie électrique

- Nature de l'énergie en amont de la source.

- Nature de la transformation énergétique opérée par la source.

- Qualités de l'énergie électrique produite.

- Protections de la source.

Grandeurs physiques mises en jeu

- Puissance, tension et fréquence nominales.

- Surcharge admissible.

Compétences attendues

Désigner, justifier, choisir, mettre en œuvre les constituants réalisant la synthèse des fonctions.

Justifier le choix du modulateur associé au convertisseur d'énergie.

Effectuer les réglages externes du modulateur.

Installer des mesures pertinentes pour vérifier les performances attendues du système de conversion.

Agir sur le système, de manière à dépasser ses performances nominales, au moyen de surcharges et/ou de

défauts d'exploitation.

D . COLLIGNON TP : Altistart démarrage 2/4

En plus de la partie pratique ce travail est constitué d’une partie recherche (étude théorique), le

temps maximum pour la faire ne doit pas dépasser une heure. Si cette partie n’est pas terminée il est

possible de la finir à domicile et de la rendre à la prochaine séance afin de conserver 2h pour les

mesures.

ETUDE THEORIQUE

1. Présentation

Dans un port un treuil permet de tirer des bateaux pour les sortir de l’eau.

Le moment d’inertie total (Jt) de la charge peut atteindre 9 kg.m², la vitesse de rotation (n) du moteur est voisine de 25

tr/s.

La durée du démarrage (td) doit être d’environ 2,5 s. le couple résistant (Tr) est considéré comme constant et peut

atteindre 350 Nm.

Le réseau d’alimentation est triphasé 230 V / 400 V dont la chute de tension admissible ne permet pas de dépasser un

courant en ligne de 500 A.

2. Choix du moteur d’entraînement

Déterminer le nombre de paires de pôles du moteur.

Quelle est la puissance utile du moteur ?

Effectuer le choix du moteur.

3. Démarrage direct du moteur

Pour le moteur de 55 kW, calculer le courant de démarrage (Id), le couple nominal (Tn), le couple de démarrage (Td)

le couple accélérateur (Tacc) et le temps de démarrage de la machine. Le moment d’inertie propre du moteur ne doit

pas être négligé.

Conclure sur la possibilité de démarrer directement le moteur du point de vue mécanique et du point de vue électrique.

4. Démarrage électronique

Il est possible d’utiliser un démarreur ralentisseur progressif électronique, ce qui permet de contrôler le courant.

Représenter le schéma de puissance.

Expliquer le principe de la solution retenue.

5. Etude du démarreur ralentisseur

Choisir le démarreur ralentisseur adapté au moteur. Donner sa référence et préciser ses caractéristiques.

Comment s’effectue la protection thermique du moteur ?

Un relais thermique est-il indispensable ?

D . COLLIGNON TP : Altistart démarrage 3/4

ETUDE PRATIQUE

1. Présentation

Les mesures seront effectuées sur le banc modulaire Ecodime

Moteur asynchrone triphasé :

1,2 kW 1440 tr/mn

220 V / 380 V Td / Tn = 2

4,9 A / 2,8 A Jmot = 0,04 kg.m²

Volant d’inertie : Jvol = 0,2 kg.m²

Génératrice tachymétrique : 60 mV/(tr/mn)

Frein à poudre réglable de 0 à 20 Nm.

Couple résistant de perte du banc : 0,5 Nm

Démarreur ralentisseur

Il est du type Altistart 3 de Télémécanique (groupe Schneider). Il permet de résoudre la majorité des problèmes posés

par le démarrage et l’arrêt des moteurs asynchrones triphasés à cage.

Il possède plusieurs modes de démarrage :

- rampe de tension

- limitation de courant

- « booster de décollage »

et deux modes d’arrêt :

- arrêt libre

- arrêt contrôlé par rampe de tension ou par injection de courant continu

2. Homothétie entre le treuil et le banc.

Le banc est représentatif (homothétique) du treuil si à vitesses identiques les rapports des couples moteurs et des

moments d’inertie sont voisins.

Calculer ces rapports et conclure.

3. Etude du démarrage du groupe

3.1.

- Régler le courant d’emploi au plus près du courant nominal du moteur.

- Régler le potentiomètre correspondant à la limitation du courant de démarrage de telle sorte que celui-ci ne

dépasse pas 15 A.

- Effectuer le réglage de la rampe d’accélération afin d’obtenir un démarrage en 10 secondes.

- Effectuer le réglage de façon à obtenir un arrêt libre.

3.2.

- Effectuer les essais en relevant l’intensité efficace et la vitesse pendant la phase de démarrage en fonction du

temps : I = f(t) et n = f(t). Faire un essai à vide, un essai en charge au point nominal et un essai à faible couple

résistant.

- Vérifier si les conditions énoncées ci-dessus sont respectées.

- Imprimer les courbes.

D . COLLIGNON TP : Altistart démarrage 4/4

3.3.

- Refaire le même travail pour un réglage de la rampe d’accélération de 3 secondes. Ne pas imprimer les

courbes, donner simplement les temps de démarrage.

- Interpréter les résultats, préciser si la limitation de courant intervient et si les temps de démarrage sont

respectés.

- Cette configuration permet-elle d’obtenir le temps d’accélération voulu. Dans le cas contraire proposer une

solution permettant de l’obtenir.

- Mettre en œuvre cette solution.

- Relever I = f(t) et n = f(t).

- Interpréter les résultats.

3.4.

- Quel réglage de la limitation de courant permet d’obtenir le démarrage le plus rapide possible ?

- Quel en est le paradoxe ?

3.5.

- Conclure sur l’influence des différents réglages sur la durée de démarrage.