Simulation Simulink des machines à courant continu

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    Simulation

    Simulink des

    machines

    courant

    continuRalis par :

    AIT HSINE Omar

    BENAHNIA Meriam

    Encadr par :

    Mr. Mohamed FERFRA

    Ecole Mohammadia dIngnieurs

    Dpartement Gnie Electrique

    Anne universitaire : 2013/2014

    Electrotechnique et Electronique

    de puissance

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    Dans le cadre de la modlisation, la machine courant continu prend la forme du bloc

    prsent ci-dessous

    Les circuits de linduit et dexcitation (inducteur) sont visibles partir du bloc qui reprsente la

    machine courant continu ( A et F ) , lentre TL, on applique le couple de la charge , la sortie m est

    destine pour la mesure et lobservation des variables dtat de la machine:

    La vitesse angulaire Le courant dans linduit Le couple lectromagntique

    Pour configurer la machine en srie, shunt ou spare, il suffit de changer les schmas de

    connexions entre linduit et linducteur.

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    On rgle la machine de la manire suivante :

    les paramtres de lenroulement de linduit : Ra=2,52 Ohm, La=0,048 H les paramtres de lenroulement dexcitation Rf =92 Ohm, Lf=5,257 H, Laf=0,257 H la somme des moments dinertie de la machine et de la charge : J=0,017 (Kgm2) le coefficient de frottement visqueux Bm=0,0000142 N.m.s ; le coefficient de frottement sec : Tf =0,005968 Nm

    On fixe le temps de simulation 1 seconde, on alimente l'inducteur sous 220 V, linduit sous 240V, et

    on rgle le couple rsistant constant sur 15 Nm.

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    Interprtation :

    La prsence de phnomnes transitoires dans les enroulements de la machine explique la forme

    exponentielle de la courbe, La vitesse part de zro pour se stabiliser autour de 290 tr/min, qui est la

    vitesse en rgime tabli.

    Interprtation :

    Le moteur dmarre avec un couple de dmarrage important de lordre de 60N.m, puis le couple

    passe du rgime transitoire au rgime tabli pour se stabiliser autour de 15 N.m, qui correspond au

    couple rsistant impos par la charge (TL).

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    Interprtation :

    Le couple rsistant reste constant et fix 15 N.m ; le couple moteur passe du rgime transitoire au

    rgime tabli pour se stabiliser autour de 15 N.m. Les deux courbes se confondent autour de linstant

    0.5 seconde, et leur intersection dfinit le point de fonctionnement de la machine.

    On utilise les mmes outils que pour la simulation du moteur excitation indpendante, sauf

    qu'ici la source de tension de l'inducteur est supprime et l'inducteur est mis en parallle sur la

    source de tension de l'induit.

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    Interprtation :

    La vitesse augmente puis se stabilise autour de 320 tr/min.

    La vitesse en rgime tabli est plus grande ici que pour le moteur prcdent (moteur excitation

    indpendante). En effet, c'est le fait qu'il n'y ait pas de couple de charge et donc pas d'inertie

    supplmentaire qui fait tourner le moteur plus vite.

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    Interprtation :

    Le couple moteur en rgime tabli est pratiquement nul ; ce qui est normal puisqu'il n'y a pas de

    couple de charge vaincre ici. En ralit, le couple moteur dvelopp nest pas nul, un petit couple

    est dvelopp par le moteur pour vaincre le couple de pertes du aux pertes par frottements dans les

    parties mcaniques de la machine.

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    On garde les mmes blocs utiliss prcdemment la seule exception du bloc Gain qui vient

    remplacer le bloc Step pour jouer le rle de charge mcanique. De plus l'inducteur est mis en

    srie avec l'induit suivant le modle de la figure ci-dessous

    On change galement les paramtres inducteur suivant Rf = 2.581, Lf =0.028H, Laf =0.09483H,

    J=2*0.02215 kg.m2 , Bm= 2*0.02953, Ef=240V , k=0.25.

    En utilisant toujours le bloc DEMUX on visualise les courbes de variation de la vitesse, du courant

    dinduit et du couple, en fonction du temps en prenant le soin de prendre un couple rsistant de type

    TL =k.On utilise toujours la mthode d'importation des courbes dans l'espace de travail Matlab.

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    La vitesse augmente puis se stabilise en rgime tabli autour de 92 tr/min

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    On remarque que lorsque le couple augmente, la vitesse diminue.

    En effet, la caractristique de magntisation d'une machine excitation srie s'crit : = KIa .Et puisque le courant d'induit s'exprime par :

    On obtient, en remplaant Ia par sa valeur,

    En remplaant Ia et par leurs expressions dans l'expression

    On obtient l'expression de suivante

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    Puisque le couple rsistant est de type gain (K*), la courbe du couple rsistant suit l'volution de la

    courbe de la vitesse. La courbe de vitesse est croissante et se stabilise en rgime permanent autour

    de 90 tr/min. La courbe de couple rsistant est donc aussi croissante et se stabilise autour de

    0,25*90 c'est--dire autour de 22.5 N.m.

    Quant au couple moteur, il est aussi rgul par la valeur du couple rsistant en rgime tabli. En effet

    lorsque le couple rsistant impose un certain courant dans linduit, le mme courant traverse

    l'inducteur et produit un flux proportionnel au courant, et donc un couple moteur proportionnel

    l'appel de courant.

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    Les rsultats obtenus par le logiciel MATLAB nous montrent des caractristiques qui sont enconcordance avec celles obtenues avec les modles thoriques. Nous en concluons que le modle

    ralis est assez fiable et prcis.

    Le logiciel MATLAB/SIMULINK, est un bon moyen dtude du fonctionnement des machines courant continu, et d'autres types de machines galement, il permet danalyser les phnomnestransitoires la chose qui est pratiquement impossible dans le Laboratoire cause de leurs temps trsrduit.