variation_de_vitesse_moteur_asynchrone_.doc

7/30/2019 variation_de_vitesse_moteur_asynchrone_.doc

1/11

NOM :Moteur asynchrone

Variation de Vitesse

DATE :

PRENOM : PAGE : 1/11CLASSE :

SYSTEME :

La vitesse de rotation d'un moteur asynchrone est :

s

f

n P=

avec

rn - n

g = n

s

sdo ( )= sr 1- gn n

La vitesse est donc fixe par la constitution du moteur (nombre de paires de ples), la nature durseau d'alimentation (frquence) et le glissement.

Bien entendu, des systmes mcaniques permettent de modifier cette vitesse (botes de vitesse,variateur mcanique...)

Mais il peut tre ncessaire de pouvoir choisir des vitesses diffrentes pour un moteur donnsans avoir recours des quipements complexes et coteux.

Pour faire varier la vitesse de rotation du moteur, il existe trois mthodes :

Agir sur la constitution du moteur : couplage d'enroulements ou enroulements spars.

Agir sur le glissement : utilisation d'un rhostat rotorique

Agir sur la frquence de l'alimentation du moteur : variation de vitesse par M.L.I. ou parcontrle vectoriel de flux.

Agir sur la constitution du moteur (Moteur deux vitesses PV et GV)

Couplage d'enroulements : Moteur DAHLANDER

Le moteur Dahlander dispose de deux vitesses de rotation par couplage denroulement(ou encorecouplage de ples). Il possde deux bobinages par phases que lon peut coupler en parallle (unepaire de ples ou en srie deux paires de ples).


2/11



DATE :


SYSTEME :

Boite bornes Schma

Cblage de la boite bornes Grandes vitesseGV

Les bornes petites vitesses sont mises encourt-circuit et les bornes grandes vitesses sont chacune relies une phase.

Ce couplage est aussi nomm parallle toile :en effet, les bobinages sont relis en parallledeux deux.

Cblage de la boite bornes Petites vitessePV

Les bornes grandes vitesses ne sont pasconnectes et les bornes petites vitesses sontchacune relies une phase.

Ce couplage est aussi nomm srie-triangle :en effet, les bobinages sont relis en srie

Circuit de puissance et de commande


3/11



DATE :


SYSTEME :

Moteur deux d'enroulements spars

Le moteur enroulements spars correspond lassemblage de deux moteurs aux vitesses diffrentes

dans la mme carcasse.Lencombrement dun tel moteur est plus important que pourun moteur asynchrone couplage denroulements (moteurdahlander) mais le rapport des vitesses est quelconque.

Boite bornes Schma

Dans la version prsente ici, le moteur est en couplage toile.Il existe galement des moteurs deux enroulements pouvant tre utiliss en toile triangle

Circuit de puissance et de commande

La commande dun tel moteurutilise un contacteur inverseur afinque les deux vitesses de rotationne puissent tre commandessimultanment.


4/11



DATE :


SYSTEME :

Agir sur le glissement : utilisation d'un rhostat rotorique

Ce procd de variation de vitesse s'applique auxmoteurs rotor bobin.

Les rsistances variables d'un rhostat sont places ensrie avec les bobinages du rotor : le rglage durhostat modifie le glissement du rotor.

Augmenter le glissement fait baisser la vitesse tout enmaintenant un couple moteur maximal dans toute laplage de variation de la vitesse.

Cependant, abaisser la vitesse du moteur conduit des

pertes par effet Joule trs leves.

Le rendement de ce type de variateur n'est pasexcellent.

Agir sur la frquence de l'alimentation du moteur

Variateur de vitesse par M.L.I. (Modulation de largeur dimpulsion)

La vitesse de rotation d'un moteur asynchrone tant directement lie la frquence de son

alimentation, pouvoir agir sur cette frquencepermet de modifier la vitesse du moteur.

Il n'est cependant pas possible d'agir directement sur le rseau de distribution, c'est pourquoion utilise la technique de modulation de largeur d'impulsion pour gnrer un signal lectrique

dont la frquence sera contrle.La modulation de largeur dimpulsion M.L.I. est une technique pour gnrer une tension quasisinusodale partir dun signal continue

Cette technique consiste dcouper la tension dalimentation afin dobtenir un courant dalimentationdu moteur quasi-sinusodal quelle que soit la frquence dalimentation.


5/11



DATE :


SYSTEME :

La loi de commande des variateurs de vitesse peut s'adapter la charge entraner et permettre dobtenir uncouple rgulier, une rotation rgulire basse vitesse et une limitation des pertes.Afin dobtenir un couple constant quelle que soit la frquence. La variation de frquence saccompagnedune variation de tension puisque dans les des utilisations, on dsire un fonctionnement coupleconstant.

Comme sur un moteur asynchrone le couple est :2

2

UT K

f=

Donc avec les variateurs de type M.L.I si on sefforce de garder un rapportU

constantf= , Il faut la variation

de tension en mme temps que la variation en frquence

Schma fonctionnel dun variateur de vitesse lectronique MLI:

CONVERTISSEUR ALTERNATIF CONTINU [REDRESSEUR]La tension alternative monophase ou triphase de rseau est convertie en tension continue parlintermdiaire du pont redresseur

CONDENSATEUR DE FILTRAGEPermet un lissage du courant, donc transforme un courant fortement ondul en courant faiblement ondul serapprochant du courant continu.

CONVERTISSEUR CONTINU / ALTERNATIF [ONDULEUR]Fournit partir dune tension continue une tension alternative frquence variable.

M

3W

U

V

Microprocesseur

Commande des composants de puissance

Rseau

{

{ Module depuissance

Module decommande

2

4

31


6/11



DATE :


SYSTEME :

Carte de Contrle : Commande des composants de puissance, gestion des modes de fonctionnement.


7/11



DATE :


SYSTEME :

Fonctions ralises par un variateur de vitesse

Un moteur lectrique est une machine qui entrane une charge caractrise par un couple fournir une vitesse fixe ou variable. Quel que soit le convertisseur, il doit satisfaire aux fonctions suivantes.

DEMARRAGECest la mise en vitesse dune machine depuis larrt jusqu la vitesse nominale. Il faut viter lespointes de courant.

Acclration et dclration

Par rglage on peut obtenir unemise en rotation et une mise larrt progressive pour viter les

pointes de courant et les -coups.

VARIATION DE VITESSE

Deux notions fondamentales sont discerner : la variation, la rgulation

Variation de vitesseLe variateur est capable de dlivrer en sortie une alimentation triphase frquence variable,ce qui permet dobtenir plusieurs vitesses de rotation pour le moteur cbl en aval

Rgulation- Un variateur peut ne pas tre en mme temps unrgulateur, par exemple la vitesse du moteur peuttre ralentie si la puissance demande au moteuraugmente.Cest un systme qui possde une commandeavec amplification de puissance mais qui na pasde boucle de retour. Il est dit en boucle ouverte.

- Un variateur peut tre muni dun rgulateur pour,par exemple, maintenir la vitesse du moteurmme si la puissance demande au moteuraugmente.

Un rgulateur est un systme asservi. Cest dire quil possde les deux proprits suivantes- Un dispositif qui agit sur le convertisseur de puissance du moteur- La rgulation proprement dite dans laquelle la grandeur de sortie, par exemple la vitesse, estasservie une grandeur de rfrence. On dit alors que lon est en boucle ferme.

INVERSION DU SENS DE MARCHELe variateur est capable de dlivrer en sortie une alimentation triphase frquence variable, ce quipermet dobtenir plusieurs vitesses de rotation pour le moteur cbl en aval.

Convertisseur depuissance

M

3G

Consigne Rgulateur

Boucle de rtroaction

Vitesse

Temps

Acclration Vitesseconstante

Arrt

Dclration


8/11



DATE :


SYSTEME :

MODES DE FONCTIONNEMENT ( TRANSFERT DNERGIE )

UNIDIRECTIONNEL OU RVERSIBLE

Un variateur est dit unidirectionnel sil ne permet le passage de lnergie que dans le sens rseauvers rcepteur.Un variateur est dit bidirectionnel ou rversible sil autorise le transfert dnergie aussi bien dans lesens rseau rcepteur que dans le sens inverse. Ceci permet deffectuer un freinage parrcupration dnergie, lnergie tant renvoye au rseau.

Chane des nergies en rcupration (mode rversible).

REMARQUE : Pour fonctionner en rcupration dnergie, il faut une rversibilit en tension et en

courant.Le bloc redresseur sera constitu diffremment entre un variateur rversible et un variateur nounrversible

FONCTIONNEMENT DANS LES QUATRE QUADRANTS

On peut caractriser les diffrents fonctionnements dun moteur en fonction de deux paramtres :

- La vitesse (deux sens de rotation)- Le couple (couple moteur et couple de freinage)

M

3 Utilisation

Energiemcanique

Wm

Energie

lectriqueWel

Energie

mcaniqueWm

Energie

lectriqueWel

Variateur rversible

Variateur nonrversible

Module de freinage

Restitutiondnergielectrique aurseau


9/11



DATE :


SYSTEME :

FONCTIONNEMENT DANS LES QUATRE QUADRANTS RAPPORT COUPLE VITESSE

Type defonctionnement

Couple

T

Vitesse

n

T n

Puissance

Quadrant

1er

sens de rotation moteur + + + 1

gnrateur + - - 22

esens de rotation moteur - - + 3

gnrateur - + - 4

Dans les quadrants 1 et 3 le moteur fournit une puissance motrice (n et T dans le mme sens ).Marche en moteur.

Dans les quadrants 2 et 4 le moteur absorbe une puissance mcanique fournie par la charge.Marche en freinage.

Couple( T )

Vitesse (n)

T > 0n > 0

T < 0n > 0

T < 0n < 0

T> 0n < 0

Le couple et lavitesse sont desens opposs

Le couple et la vitessesont de sens opposs

Le couple et lavitesse sont dans lemme sens

Le couple et lavitesse sont dansle mme sens

n

T

}}

}}

P > 0P < 0

P < 0P > 0

QUADRANT2 QUADRANT1

QUADRANT3 QUADRANT4

s

fn

P=

T

n


10/11



DATE :


SYSTEME :

Variateur de vitesse par contrle vectoriel de flux.

Les modes de dmarrage et d'alimentation traditionnels des moteurs asynchrones (toile

triangle, statorique...) permettent de limiterl'appel de courant mais ne permettent pas decontrler le couple d'entranement qui varie avecla vitesse instantane et l'chauffement dumoteur.

La commande avec un variateur de vitesse U/f constante (commande en MLI) permet de

fixer une consigne de vitesse variable mais lesperformances sur le contrle du couple moteursont trs mauvaises faibles vitesses (entre 15et 100 tours/min selon le variateur).

Auparavant, pour contrler le couple d'entranement d'un moteur, il fallait utiliser un moteur courantcontinu : le courant dans l'induit et le flux lectromagntique sont dcoupls et il suffit de contrler lecourant pour contrler le couple.

Le flux lectromagntique et le courant d'induit ne sont pas dcoupls dans un moteur asynchrone et

ce n'est qu'avec la puissance de calcul des variateurs modernes qu'onpeut contrler le flux lectromagntique pourmaintenir un couple d'entranement constantmme vitesse rduite.

Schma fonctionnel dun variateur de vitesse lectronique contrle vectorielde flux

La variation par contrle vectoriel de flux ncessite de mesurer en permanence le courantdans les bobinages du moteur ainsi que la vitesse du moteur pour adapter en temps rel les


11/11



DATE :


SYSTEME :

diffrents paramtres de commande en fonction du comportement rel du rotor.

variation_de_vitesse_moteur_asynchrone_.doc

Documents

Transcript of variation_de_vitesse_moteur_asynchrone_.doc