Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1

    1

    Le moteur asynchrone

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 2

    Constitution

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    Stator et rotor

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    Enroulements du stator(moteur bipolaire)

    E1

    S1S1

    E1

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    Disposition des enroulements

    E1

    S1

    E2

    S2 S3

    E32/3

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    Enroulement du stator

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    Cration du champ tournantMachine bipolaire

    Valeur des courants l'instant 0

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    Cration du champ tournantMachine bipolaire (2)

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    Cration du champ tournantMachine bipolaire (3)

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    Cration du champ tournantMachine quadripolaire

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    Vitesse du champ

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    Rotor du moteur asynchronen Le rotor du moteur asynchrone est constitu de fer

    (diminution de la rluctance) et dun enroulement en

    courts circuit sur lui mme (diminution de la

    rsistance).

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    Principe du moteur asynchrone

    n Le champ tournant cre un dans le rotor des

    courants de Foucault, sige de forces de Laplace

    entranant le rotor dans le sens du champ.

    n Le rotor se met tourner, lorsque sa vitesse atteint

    celle du champ tournant les forces sannulent et le

    rotor ralenti. On dit que le rotor glisse par rapport au

    champ tournant.

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    Glissement

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    Champ tournant produit par lerotor

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    Bilan des puissances2

    1 132R I 2

    2 23R J gPe= gligeables

    STATOR1 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 442 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 443

    ROTOR1 4 4 4 4 44 2 4 4 4 4 4 43

    Cu.Ce.s Ce.3VICos

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    Rendement du moteurasynchrone

    = Pa pertes

    Pa

    n Dfinition

    n Limite du rendement = rendement du rotor

    1lim

    e Pa

    Pa gPa gite rotor Pa

    =

    = =

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    Mesure du rendement par lamthode des pertes spares

    n Puissance absorbe

    n Pertes cuivre statorn R1 rsistance entre deux phases

    n I1 courant en ligne

    21 1

    3 quel que soit le couplage2R I

    3 cosVI A dmontrer !

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    Mesure du rendement par lamthode des pertes spares

    n Pertes fer stator

    n Solution 1

    moteur vide on entrane le rotor sn Pm =0

    P0 = Pferstator+ pcustator

    Pferstator = P0 - pcustator=3/2 R1I1

    Pu = 0PM = 0

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    Mesure du rendement par lamthode des pertes sparesn Pertes fer stator

    n Solution 2 : essai vide sous U1 variable

    pfer stator = pertes par courant de Foucault = KU12f2

    2 2 2'0 1 1 0 1

    21

    3

    2

    ne dpend que des pertes fer

    est constant si la vitesse est constante

    mca mca

    mca

    P KU RI p P KU p

    KU

    p

    = + + => = +

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    Obtention des pertes fer

    Partie extrapole

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    Pertes au rotor

    n Pertes cuivrepcurotor = Ce s.g = g.Pe

    n pertes fers rotor quasi nulles (fr= gF)

    n pertes mcaniquesn L'arbre des puissances montre que :

    Pmca = P0 - pertes stator - g0Pe0 avec

    P0 : puissance mesure videpertes stator = pcu stator ( vide) + pferstator

    g0 glissement vide

    Pe0 = P0 - pertes stator

    pcustator

    pferstator

    pcurotor

    pertes

    mca

    pertes fer

    3VICos PUPe PM

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    tude thorique du moteurasynchrone

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    F.E.M. thorique

    n F.E.M. dans un conducteur

    e b.l.v

    E B.l. . r

    E B.lp

    r

    =

    =

    =

    $ $

    $ $

    Pour N conducteurs

    E B.l r.Np

    =

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    Induction sortant d'un ple

    b

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    Flux sortant d'un ple

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    Flux sortant d'un ple

    [ ]2

    2p

    2p2

    B.l.rB.l.r cos p. sin p

    p

    2. . .

    En remplaant dans . .

    . . . ; . . . 2,22. . .2

    p

    p

    d

    B l r

    p

    E B l r Np

    E f N E f N f N

    +

    = =

    =

    =

    = = =

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    Coefficient de KAPPn Toutes les F.E.M. ne sont pas en phases

    n On introduit un coefficient de bobinage

    Kb1

    E2

    .Kb.f .N 2,22.Kb. f .N. f = =

    C d m hin pl i

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    Cas des machines plusieursencoches/ples

    /

    2

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    FEM du moteur

    C l d

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    Circuit quivalent dumoteur asynchronen Le raisonnement est conduit sur

    une machine bipolaire.

    n

    On suppose un couplage toilen tension aux bornes d'une phase= V

    n courant dans une phase J= I .

    Rotor l'arrt enroulement

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    Rotor l arrt, enroulementrotorique ouvert

    Tension aux bornes du stator

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    Tension aux bornes du statoret du rotor

    Si l'enroulement rotorique n'est parcouru par aucun courant, le stator se

    comporte comme une inductance et absorbe un courant magntisant J10

    On obtient les mme quations que pour le transformateur avec J10 nonngligeable devant J1

    10 1 1 1 2 2 10 1 2J J J' ; J' J' mJ ; J J J'= = = = +

    Rotor en rotation enroulement

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    Rotor en rotation, enroulementrotorique en court-circuit

    Rotor en rotation enroulement

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    Rotor en rotation, enroulementrotorique en court-circuit (2)

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    Modle complet du MAS

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    Modle simplifi du MASn

    On nglige les chutes de tension dans le statorV E1 1=

    0R'

    gJ ' jl' J ' E2 2 2 2 1= + +

    22 1 2 1

    R'0 J' j L J' E avec coefficient de Blondel

    g = + +

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    Modle simplifi du MAS

    22 2

    ' 1En posant : ' 1 '

    RR

    g g

    = +

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 40

    Rpartition des puissances

    V1cos

    V1sin

    Qe/3

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    tude du couple du moteurasynchrone

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    Equation du couple

    n Le couple lectromagntique se calcule

    partir des pertes cuivres rotor.

    22

    3

    2cu r e e s ep gP g C g C R Jp

    = = = =22

    2

    3e

    p RC J

    g=

    ( )

    222 1

    2 2222

    1

    m VJ

    RL m

    g

    = +

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 43

    Equation du couple

    C3p

    m VRg

    R

    g

    a

    e2

    12

    2

    2

    2

    2

    =

    +

    2 21

    1En posant ( )

    5

    Ra L m

    a =

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    Caractristique du couplen V1 = constant

    2

    e 2

    22

    R

    gC K

    Ra

    g

    =

    +

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 45

    Proprits importantesn Ce max

    2

    2

    2 2

    2

    2

    22 2

    222

    22

    2 22 2

    max pour min

    constant=> max pour ;

    e

    e

    e

    R

    RgC K K

    RRa ga

    gg

    RC a g

    g

    R Ra g C a g

    g g

    R

    g a

    = = ++

    +

    = =

    =

    2est indpendant demaxCe R

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 46

    Proprits importantes

    2

    21

    est indpendant de

    est proportionnel V pour un glissement donn

    maxCe R

    Ce

    Glissements faibles22 2

    2e

    R ga g C K

    g R =>

    Couple au dmarrage

    C KR

    R.a

    KR

    aD=

    +2

    22

    2

    22

    11

    2

    e 2

    22

    R

    gC K

    Ra

    g

    =

    +

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    Types de moteurs asynchrones

    n Conditions

    n CD le plus lev possible

    n gn le plus faible possible.

    n Les conditions prcdentes sont

    contradictoires !

    1limite Pa gParotor Pa = =

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    Moteur cages

    n Simple cage

    n Le couple au dmarrage est faible, larsistance de la cage tant constante.

    n Nest plus fabriqu.

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    Double cage

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    Dmarrage direct

    n Id = 7 In (simple cage)

    Id = 5 In (double cage).

    n Ce dmarrage est autoris pour les

    moteurs de puissance infrieure 2,5

    kW sur rseau BT

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 53

    Dmarrage statorique

    Calculer Id/Id

    Cd/Cd

    d d

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 54

    Courant de dmarrageElimination des

    rsistances

    Dmarrage toile/triangle

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 55

    (Y/D)

    U

    U

    Calculer Id/Id

    Cd/Cd

    Dmarrage par

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 56

    autotransformateur

    UU

    I'd I"d

    U"

    Calculer Id/Id

    Cd/Cd

    Dmarrage des moteurs

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    bagues

    C kRgd =2 le couple est proportionnel R2

    r2rh1rh2rh3rh4

    NsNn

    C=kg

    r2

    C=k g

    r2+rh4

    C

    N

    Rglage de la vitesse desh

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 58

    moteurs asynchronesC

    N

    NsNnN1 N2

    r2r2+rh1r2+rh2

    Rglage de la vitesse desh

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    moteurs asynchrones

    Rglage par action sur lait d h t t

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    vitesse du champ tournant

    Dmonter que V/F = constante

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    Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1

    61

    Essai du moteur asynchrone

    Mesure du lissement

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 62

    Mesure du glissement

    Sparation des pertes

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 63

    Sparation des pertes

    n Pertes cuivre stator

    n pcustator= 3/2 R1I12

    n R1 : mesur chaud l'aide de lamthode VA (ou froid en tenant compte

    du coefficient de temprature du cuivre)

    Pertes fer stator et pertesm ni

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 64

    mcaniquesn Essai vide et mesure de la puissance absorbe

    P0= fer(V1 ) + pcu stator + pmca()On trace fer(V1) + pmca

    Pertesfer

    Pertes

    mcaniq

    ues

    Obtention des pertes fer

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 65

    Obtention des pertes fer

    Partie extrapole

    Dtermination des lmentsdu modle simplifi

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 66

    du modle simplifi

    V1cos

    V1sin

    Qe/3

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006

    Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1

    67

    Variation de vitesse desmoteurs asynchrones

    Sommaire

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 68

    Sommaire

    n Gnralits

    n Action sur le glissement

    n Couplage des ples

    n Contrle U/ f (commande scalaire)

    n Contrle vectoriel de flux

    n Structure interne d un variateur

    MLI

    La variation de vitesse desmoteurs asynchrones

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 69

    moteurs asynchrones

    p

    gfgnn

    s

    )1()1(

    ==

    Paire

    de ples

    Vitesse

    de rotation

    Vitesse du

    champ tournant

    frquenceglissement

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006

    Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1

    70

    Action sur le glissement(moteur rotor bobin)

    Action sur le glissement

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 71

    g

    En modifiant la rsistance rotorique, on agit sur leglissement tout en conservant un couple maximal constant.

    Cela implique d avoir une machine rotor bobin

    Cr

    Action sur le glissement (2)

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 72

    Action sur le glissement (2)

    P(n, Cn)P (s, 0)

    Cr

    C

    P

    P

    Puissance absorbe =Cn x s Cn x n

    Puissance utile + pertes

    Grande

    vitesse

    Action sur le glissement (3)

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 73

    Action sur le glissement (3)

    Inconvnient :- rendement trs faible

    Cr

    C

    P

    P

    Petitevitesse

    Augmentation des pertes

    Par gradateur

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 74

    Par gradateurn On rgle la tension statorique

    Du fait de sa faible plage de variation de vitesse sur moteur cagestandard, le gradateur statorique est surtout utilis comme procd dedmarrage sur des machines dont le couple rsistant est de typeparabolique.

    Rhostat de glissementrotorique

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 75

    rotorique

    Le couple peut tre maximal dans toute la plage de variation de vitesse, mais

    les pertes dans le rhostat rotorique sont dautant plus importantes que lavitesse du moteur est faible.

    Cascade hyposynchrone

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 76

    Cascade hyposynchrone

    Cascade hyposynchrone (2)

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 77

    Cascade hyposynchrone (2)

    Cascade hyposynchrone (3)

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 78

    Cascade hyposynchrone (3)

    n Le transformateur est choisi avec un rapport detransformation permettant le glissement maximalsouhait.

    n La rcupration de l nergie rotorique assure unexcellent rendement, voisin de celui du moteur seul.

    n Le facteur de puissance de la cascade est plus faibleque celui du moteur seul et il y a ncessit de lerelever avec une batterie de condensateurs.

    n La cascade ne peut dmarrer seule : il est ncessairede prvoir un dispositif annexe de dmarrage parrsistances rotoriques.

    Le Cycloconvertisseur

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 79

    L y

    Convertisseur defrquence, dont lafrquence de sortie estfaible devant celle durseau dalimentation

    (1/3 maximum).Le montage completncessite 36 thyristorspour une machinetriphase.

    Commande pour une phase du moteur

    Cycloconvertisseur :applications

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 80

    applicationsn

    Procd, robuste et fiable mais lourd, encombrant et onreux.n Utilis principalement pour piloter un grand nombre de moteurs

    asynchrones rguler simultanment (laminoirs).

    n Le rglage de la vitesse du moteur courant continu permet defixer la frquence de la tension de sortie de lalternateur.Lamplitude de cette tension est ajuste par le circuit dexcitationde lalternateur.

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006

    Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1

    81

    Action sur la frquence dustator (tout moteur)

    La commande du MAS vitessevariable : 2 techniques

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 82

    q

    Contrle

    en

    tension

    Contrle

    en

    courant

    n Contrle scalaire oucontrle U/ f constantn Convertisseur onde de

    courant

    n Convertisseur onde detension

    n Contrle vectoriel de

    flux avec ou sans

    capteur

    n Moteur asynchroneauto pilot

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 83

    Contrle U/Fou

    Contrle scalaire

    Action sur la frquence

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 84

    q

    F

    ns p=

    Agir sur la frquence, modifie la vitesse de synchronisme modifie le point de fonctionnement

    CrP1P2P3ns1

    f1

    ns2

    f2

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    Action sur la frquence (4)

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 87

    Limite dumodle utilis

    L1

    L1

    Rr/gRs

    Vrs

    V1E1

    Consquence sur lacaractristique Cm = f(

    )

    basse vitesse

    Action sur la frquence (5)

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 88

    n A partir de Un, le rapport U/ f ne peut

    plus rester constant car U dpasse Un.

    n On maintient V constant -> baisse de Ce

    Loi U/f

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 89

    Pour compenser les imperfections du modle adopt

    ou l adapter une charge particulire, les constructeursproposent de modifier la loi U/f

    Pour respecter les limitations prcdentes la loi U/f a lallure suivante

    f(Hz)fn 2 fn

    Vn

    V

    Au dmarrage il y a renforcement du flux magntique augmentation du couple aux basses vitesses

    f(Hz)fn 2 fn

    Vn

    V

    Vd

    Action sur la frquence (6)

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 90

    C/Cn

    0,5

    1

    1,5

    f(Hz)fn 2fn0Zone de survitesse puissance constante

    Moteur moto ventil couple utile permanent

    Moteur auto ventil couple utile permanent

    Surcouple transitoire

    Caractristiquesconstructeurs

    Pas de coupleaux trs basses vitesses

    Convertisseur onde decourant

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 91

    Le convertisseur R fait varier la valeur moyenne de la tension Ur. Le convertisseur O change la frquence de la tension statorique.

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    Convertisseur onde decourant (3)

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 93

    n Une petite inductance (non reprsente) en srie avec chaque thyristor limite lesdi/dt.

    n Le courant circulant dans linductance L est fortement liss.

    n Linversion de la squence de commande des thyristors permet linversion du

    sens de rotation du moteur.n Le freinage par rcupration a lieu lorsque la frquence de rotation du moteur

    est suprieure la frquence de synchronisme : O fonctionne alors enredresseur et R en onduleur assist.

    R O

    Convertisseur onde decourant (4)

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 94

    Courant dans les phases en fonction des commutations des thyristors

    Convertisseur onde detension

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 95

    Le filtre L-C, associ au pont redresseur diodes constitue une source de tension.

    Londuleur transistors gnre une succession dimpulsions de tension, de largeurs variables(M.L.I).Le moteur, inductif par nature, lisse le courant. Ce dernier est pratiquement sinusodal.

    Principe de la commandeM.L.I

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    96/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 96

    Une onde modulatricesinusodale u, de frquence fuest compare une ondetriangulaire v de frquence fv.La sortie du comparateurpermet, le pilotage dune phasede la machine. Les autres

    phases sont pilotes par desensembles identiques,dphass de 120.Pour liminer les harmoniquesde rang pair et de rang 3, lerapport de modulationm=fv/fu est impair, multiple

    de 3 et de lordre de lacentaine (dans lexemple ci-dessous m=9).

    Courant dans le convertisseurutilisant la commande M.L.I

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 97

    Le courant, filtr par linductance de lenroulement est quasi - sinusodal.

    Allure des courant et tension (onduleur monophas) pour des rapports

    de modulation diffrents:

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    98/117

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    99/117

    15/12/2006

    Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1

    99

    Contrle Vectoriel de Flux

    Contrle vectoriel de flux

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

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    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 100

    n

    Un dveloppement mathmatique complexe montreque les courants statoriques triphass peuvent sedcomposer en un systme de courants biphass Iqet Id :n le couple est fonction dun courant statorique Iq

    n le flux est fonction dun courant statorique Id (en quadrature

    avec Iq) On montre alors que le MAS triphas peut tre

    reprsent par un systme biphas dans un repretournant la vitesse du champ statorique. Lesgrandeurs lectriques se comportent comme des

    grandeurs continues.

    Contrle vectoriel de flux

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    101/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 101

    U

    WV

    Q

    D

    qcouple

    dflux

    iq

    id

    s

    s

    Transformation de Park

    Contrle vectoriel de flux

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    102/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 102

    Ce type de pilotage permet un excellent contrle des paramtres couple et vitesse. Le couple est trs lev (suprieur au couple nominal) mme vitesse nulle.

    Contrle vectoriel de flux sanscapteur de vitesse

    rseau

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    103/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 103

    ~ =

    ~=

    M

    rseau

    Logique decommutation

    Modlemoteuradaptatif

    Commandedes I.S.

    Rgulateurconsignecouple

    Consigne couple

    Consignevitesse

    Rgulateur

    vitessePID

    vitesse relle

    Flux rel

    Rgulateur deconsigne de flux

    Optimisation

    flux

    Freinage

    contrleduflux

    Affaiblissem

    ent

    survite

    sse

    Couplerel

    COMPARATIF DES TECHNIQUES

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    104/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 104

    technologie dynamique type de contrle temps de rponse prcision de gamme

    de vitesse dynamique statique possible en couple positionnement de prix

    contrle scalaire 1 10 2% 1% vitesse 300 ms base 1

    contrle scalaire 1 100 0,40% 0,30% vitesse 30 ms 1amlior + couple

    contrle vectoriel de flux 1 1000 0,10% 0,05% vitesse + couple 30 ms 1/500 ime 1

    en boucle ferme + positionnement de tour + codeur

    contrle vectoriel de flux 1 10000 0,01% 0,01% vitesse + couple 1 ms 1/500 ime 1,3 1,5

    en direct (sans capteur) + positionnement de tour

    prcision de vitesse

    Structure interne d unvariateur M.L.I.

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    105/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 105

    Traitement des informations

    rseau

    Commande des voies

    afficheurclavier

    priseDB9

    (pilotage)

    CAN

    DT

    CAN

    U I

    CAN

    Toutes les grandeurs rentrantes ou sortantes du P sont opto couples

    Structure interne d unvariateur M.L.I. (2)

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    106/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 106

    n Les variateurs intgrent :

    n un calculateur pour :

    n adapter le variateur l application (rampes,

    etc.)

    n de rguler ou dasservir

    n de programmer diffrents cycles

    n de protger l ensemble moteur - variateur

    Principe de la M.L.I.

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    107/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 107

    = 0

    MLI : Modulation de Largeur d ImpulsionsPWM : Pulse Width Modulation

    u

    R

    v

    v

    1

    2

    La commande des interrupteurs1 et 2 sont complmentaires

    tt

    > 0

    t

    < 0

    Principe de la M.L.I. (2)Variateur analogique : ancienne gnration

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    108/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 108

    Variateur analogique : ancienne gnration

    Une tension sinusodale Vm dite tension modulatrice est compare une tension triangulaire Vp dite tension porteuse

    avec fp = m.f m = entier >> 1

    On a une matrise incomplte des harmoniques de tension

    Principe de la M.L.I. (3)

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    109/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 109

    Variateur numrique :ancienne gnration

    Les instants de commutation des interrupteurs sont calculspour rduire (ou supprimer) des harmoniques

    Par exemple pour 3 angles calculs, on supprime lesharmoniques de rangs 3 et 5

    On agit sur la frquence par contre il faut contrler U

    0

    2

    E

    12 3

    u

    Principe de la M.L.I. (4)

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    110/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 110

    En pratique on superpose une modulation haute frquencecest la surmodulation

    0

    2

    E

    12 3

    u

    Hachage frquence fixe rapport cyclique variable.Cela permet de moduler la valeur efficace du fondamental

    Principe de la M.L.I. (4)Variateur numrique :ancienne gnration

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    111/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 111

    Par les angles calculs

    on supprime les harmoniques de rangs faibles

    Par la surmodulation rapport cyclique variable

    on rgle l amplitude de U

    La surmodulation fait apparatre des harmoniquesde mme rang de la frquence de hachage

    Variateur numrique :ancienne gnration

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    112/117

    Principe de la M.L.I. (5)E/2 E/2 E/2

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    113/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 113

    0

    E/2

    U V W

    a

    0

    E/2

    E/2

    U V W

    d

    0

    E/2

    U V W

    b

    0

    E/2

    U V W

    c

    0

    E/2

    E/2

    U V W

    e

    0

    E/2

    E/2

    U V W

    f

    0

    E/2

    E/2

    U V W

    h

    0

    E/2

    E/2

    U V W

    g

    Principe de la M.L.I. (6) partir des 8 combinaisons des interrupteurs

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    114/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 114

    partir des 8 combinaisons des interrupteurs

    on peut avoir 8 positions du vecteur tension

    g et h sont 2vecteurs nuls

    U

    W

    V

    b

    c

    a

    d

    e

    f

    h

    g I

    II

    III

    IV

    V

    VI

    Principe de la M.L.I. (7) partir de la reprsentation vectorielle prcdente une tension X dans

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    115/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 115

    partir de la reprsentation vectorielle prcdente, une tension X, dans

    un secteur (I,II,III, .), est la combinaison des 2 vecteurs adjacents etd1 vecteur nul pendant les intervalles de temps T1, T2 et T0

    U

    b

    a

    0

    aT

    T1

    b

    T

    T2

    X

    Principe de la M.L.I. (8)b h b

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    116/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 116

    a a b h b

    tE/2

    U-0-E/2

    tV-0

    tW-0

    T

    T1 T2 T0

    tV-U

    L impulsion sur la priode Tdonne une tension moyennequivalente la tension X

    Principe de la M.L.I. (8)

  • 8/13/2019 Le Moteur Asynchrone(PowerPoint)

    117/117

    15/12/2006 Mathmatiques Spciale TSI La Rochelle : le moteur asynchrone V1.1 117

    Les temps T1, T2 et T0 sont calculs partir de la valeurinstantane de la tension rfrence et de la position du

    vecteur tension X .Lchantillonnage se fait priode rgulire T sur latension de rfrence (MLI fixe).

    030

    60

    90

    120

    150

    180

    210

    240

    270

    300

    330

    360

    T

    chantillon Kchantillon K+1