1/8 Maquette SIEMENS éléments de correction

Préparation, vérification des acquis préalables :

- Rappeler brièvement le principe de fonctionnement d’un moteur asynchrone triphasé. Sur quel paramètre agir pour contrôler la vitesse ? Au stator, 3 bobines déphasées de 120° sont alimenter par un réseau triphasée, on crée ainsi un

champ tournant correspondant a la fréquence du réseau.

Ce champs crée une variation de flux au rotor, cette variation de flux crée des fem induites dans

les barres du rotor, les barres étant en court circuit, cela entraine la circulation d’un courant, ce

courant génère une force ( force de Laplace) qui met en mouvement le rotor, celui ci temps a

vouloir rattraper le champs tournant

S’il le rattrape, plus de variation de flux, plus de courant, plus de force…

C’est la vitesse (fréquence) du champ tournant qui impose la vitesse du moteur diminuer du

glissement du au couple résistant

- Citer les principales techniques de démarrage pour ce moteur, ainsi que les méthodes utilisées pour le freiner. Les différents démarrages pour ce moteur sont : démarrage direct, étoile triangle, par résistances statoriques , résistances rotorique , autotransformateur , démarreur électronique. Les différents freinages pour ce moteur sont : freinage mécanique, freinage par injection de courant continu ; contre courant - Dessiner le schéma fonctionnel interne d’un variateur de vitesse.

- Donner la définition de la MLI et sa fonction MLI = Modulateur largeur impulsion. (PWM en anglais )

Redresseur Filtre

Onduleur MLI

Limiteur 1er charge

2/8 Maquette SIEMENS éléments de correction

Lorsque l’on décompose ce signal en série de fourrier, on obtient un fort fondamentale et des harmoniques faibles et à fréquences élevées qu’il est facile de filtrer Généralement, ce sont les bobines du moteur qui servent de filtre, pour avoir un courant le plus sinusoïdale possible et ne pas avoir de pulsation de couple. - Pourquoi est-il intéressant de garder un flux constant dans le moteur ? Quel type de commande fait-on pour y arriver ? Pour garder un maximum de couple

électromagnétique disponible, il faut

que le flux dans le moteur reste

constant ;

Et flux magnétique dépend du

rapport V/f d’ou une commande a

V /f constant

Hélas, on ne peut garder se rapport constant pour les faible vitesse ( <25 hz),car il n’y aurait plus

assez de tension aux bornes du moteur

- Quel est l’avantage du contrôle vectoriel de flux ? Aboutir a un modèle simple de la machine qui rende compte de la Commande séparée de la grandeur flux et de la grandeur I générateur de couple. - Ils confèrent à la MAS la souplesse d’utilisation du moteur à courant continu.

De cette manière on peut obtenir du couple même à vitesse nul

Mise en service du variateur-moteur :

On désire obtenir la courbe suivante

Premier Réglage des paramètres :

vitesse : P1082 = 37 Hz 50Hz => 1350 tr/min ? => 1000 tr/min 50 * 1000 ) / 1350 = 37 Hz

Paramètres d’accélération : P1120 = 2 s Décélération : P1121 = 5 s

On mesure la vitesse a l’aide d’un stroboscope, l’accélération et la décélération avec un chronomètre (ce n’est pas très précis, mais le moteur n’est pas équipé de dynamo tachymétrique)

Cr

Ce

s1 2 s2 s3 s4

f1 f2 f3>f2 f 4

s = K1 . Id

C = K2 . s . Iq

3/8 Maquette SIEMENS éléments de correction

Nous mesurons une vitesse d’environs 1000 tr/mn, Et une accélération de 2,5 s et une décélération de 7 s On en déduit, qu’il faut, comme dans la plupart des variateurs de vitesse, tenir compte de la vitesse final pour paramétrer l’accélération et la décélération d’ou un : Deuxième réglage des paramètres : 50 Hz => 2s 50 Hz => 5s 37 Hz => ? P1120= ( 2 * 37 ) / 50 = 1.48 s 37 Hz => ? P1121= ( 5 * 37 ) / 50 = 3.7s Nous mesurons maintenant à notre chronomètre une accélération de 2 s et une décélération de 5 s

Etude de la MLI :

Relevons pour 500 tr/mn soit : P1082= 18 Hz

En jaune: Ch1 : U12 en Bleu Ch2 : U23

Période = 56 ms

Nous obtenons un signal MLI, de période 56ms (17,8 Hz) ce qui correspond a la valeur entrée

dans le variateur.

Variateur

Micromaster

440

Oscilloscope

Pince

amperemetrique

100mV/A

Sonde de tension

1/100

U12

U23

Ue

I1 Ie

340V

4/8 Maquette SIEMENS éléments de correction

La tension d’Amplitude 340 V corresponds a peu prés a 240√2 (340), tension en sortie du pont

redresseur interne au variateur.

Le déphasage est bien de 120°, pour un système triphasé.

en jaune :Ch1 : U12 en bleu :Ch2 : I1

U12 max : ( 1.7 * 2 * 100 ) = 340 V

I1 max : ( 0.6 * 200 / 100) = 1.2 A

Période : ( 5,6* 10 ) = 56 ms

Le courant est sinusoïdale, il ne reste que le fondamentale, les harmoniques étant filtrer par les bobines du moteur.

on note les pic de courant au commutation des transistors de l’onduleur.

on peut les diminuer en faisant passer la sonde de courant derrière la grille de câblage, cette dernière faisant plan de masse pour absorbé les perturbations électromagnétique

il y a un déphasage de 120 entre la tension composé et le courant de ligne :

30° entre une tension simple et une tension composer, plus 90° de déphasage pour une charge inductive ; le moteur étant à vide (Iq proche de zéro) , il se comporte presque comme une charge inductive pur

- Le courant et la tension en entrée du variateur : en jauneCh1 : Ue en bleu Ch2 :Ie

U max : ( 1.7 * 2 * 100 ) = 340 V

Période : ( 4 * 5 ) = 20 ms

I max : ( 0.8 * 200/ 100) = 1.6 A

Nous pouvons remarquer que lorsque U est a son maximum, il y a un pic de courant positif et lorsque U a son minimum, il y a un pic de courant négatif.

Le courant ressemble à des bouts de sinusoïde tronqué.

C’est caractéristique d’une charge capacitive derrière un pont redresseur.

Ce type de courant génère beaucoup d’harmoniques et de perturbation électromagnétique.

D’ou l’intérêt de mettre un filtre (souvent une simple inductance) en amont du variateur

5/8 Maquette SIEMENS éléments de correction

Relevés pour 1000 tr/mn soit : 37 Hz

Seule changement par rapport au courbe

précédente :

la période de 25 ms ( 40 Hz) qui corresponds au

erreur de mesure prés a la valeur entrée dans le

variateur .

On constate aussi une légère augmentation du

courant (1,4 A), normal puisque le moteur tourne

plus vite, ils y a une augmentation de la puissance

fournie

Relevée pour 1300 tr/mn soit : 48 Hz

Même remarque que précédemment :

la période 20ms ( 50 Hz) corresponds a la valeur attendu. La MLI est plus « lisible »

Augmentation prévisible du courant ( 2 A pour I1 et 2,2 A pour Ie ) puisque la vitesse augmente

6/8 Maquette SIEMENS éléments de correction

La fréquence n’a aucune influence sur la valeur maximum de la tension, elle est imposée par le réseau Edf (240 v) ;

par contre la valeur efficace de la tension et du fondamentale de la MLI est différente selon l a vitesse pour maintenir le rapport V/f = cte

ETUDE de l’API :

Soit le grafcet de fonctionnement suivant :

Description du Grafcet :

- Mettre le moteur en marche.

- Sens avant pendant 5s

- Arrêt de 2s

- Sens arrière pendant 5s

- Si on n’appuie pas sur le bouton arrêt : Arret de 2s

puis retour en marche avant

- Si on appuie sur le bouton arrêt : Arrêt du moteur

En utilisant le logiciel Portal de siemens, Etablissons la configuration matériels et la communication

entre le PC, l’API et l’écran tactile

Ref écran : KTP 600 Basic PN

Ref API : 1214 AC/DC/RL

Communication Pc : Câble Ethernet

: IP ADRESS Ecran : 192 168 0 2 API : 192 168 0 1 PC : 192 168 0 10

MASK : 255 255 255 0 255 255 255 0 255 255 255 0

Cet automate ne connait pas le language SFC, il nous faut le programmer en Ladder (language a

contact) , pour cela transformons le grafcet en équations logique :

X0 = (X4 . Arrêt + X0).X1

X1 = ( X0 . marche + X4. T2 + X1).X2

X2 = (X1 . T1 + X2).X3

X3 = (X2 . T2 + X3).X4

X4 = (X3 . T1 + X4).X1.X0

Sens avant = X1

Sens arrière = X3

T1 = X1 + X3

T2 = X2 + X4

Il nous faut maintenant définir un tableau d’affectation des entrées, sorties, bits et mots interne

7/8 Maquette SIEMENS éléments de correction

Etablissons le programme :

8/8 Maquette SIEMENS éléments de correction

Sur l’écran de supervision fabriquons une page permettant la commande du moteur et la visualisation

de son état :

Etude des sorties analogique :

Modifions la page de supervision et le programme API, pour que l’utilisateur puisse choisir la vitesse

à partir de l’écran Tactile :