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Monday, 19 August 2024

Etude du moteur asynchrone Document technique à télécharger Calculs du couple electromagnetique La machine asynchrone est, de par sa construction, la machine la plus robuste. C'est elle qui est utilisée dans les machines à laver, les ventilateurs de garage ou entrepôts, etc. À la suite des trains à grande vitesse allemands, les TGV français sont maintenant motorisés à l'aide de ce type de moteur. La machine asynchrone est rarement utilisée pour les conversions de très forte puissance (supérieure à 100 MW) et sa réversibilité nécessite de l'électronique de puissance. Bilan de puissance modèle équivalent Pour trouver les valeurs des éléments, on effectue 3 essais: – un essai en continu pour mesurer la résistance statorique par phase (R1). – un essai à rotor bloqué pour déterminer la résistance du rotor (R/g) et la réactance de fuite au rotor X. – un essai à vide (ou mieux encore, à vitesse de synchronisme) pour obtenir les pertes dans le fer (dans Rfer) et l'inductance magnétisante (µL).

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Revenons à nos moutons!! Si REQ = 3, 66 Ohms, alors la résistance d'un seul enroulement est égale à R = (3/2)*REQ = (3/2) * 3, 66 = 5, 49Ohms soit 5, 5 Ohms identique au précédent. 2ème essais à vide à savoir: le moteur asynchrone est équivalent à un transformateur dont l'enroulement secondaire (rotor), est en rotation C'est un essai à vide. Si on considère que la vitesse à vide est très proche de la vitesse nominale, on a un glissement gvide = 0. Dans ce cas, la résistance R/g est infinie et le schéma équivalent par phase du moteur devient proche de: MODELE EQUIVALENT PAR PHASE lors de l'essai à vide (hypothèse g=0) Pour faciliter le calcul on négligera la réactance X1, ainsi le nouveau schéma équivalent donne: La mesure des puissances active et réactive permet donc de calculer Rfer et Xm. Les résultats des mesures sont les suivantes: Pv = 186 W Qv = 1. 14 Kvar U = 400 V (tension sur 1 enroulement: V = 230 V) Iv = 1. 66 A (montage étoile) CALCULS Les pertes joules statoriques sont de: Pjs=3R1Iv²=3*5, 5*1, 66²=45, 46W.

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Arbre des puissances Le graphe ci-dessous présente une vue des puissances absorbée et utile ainsi que des pertes pour un fonctionnement en moteur: la puissance absorbée est électrique, la puissance utile est mécanique. P a P js P fs P tr P jr P m P pertesméca P u Puissance absorbée Pertes par effet Joule au stator Pertes dans le fer au stator Puissance transmise au rotor Pertes par effet Joule au rotor Puissance mécanique Pertes mécaniques Puissance utile Expression du rendement Le rendement est égal au rapport de la puissance utile sur la puissance absorbée: ` eta = P_"u" / P_"a" `, il est toujours inférieur à un. Valeur approchée et influence du glissement Si toutes les pertes autres que celles par effet Joule au rotor peuvent être négligées alors `P_"u" = P_"m" = (1-g)P_"tr"` ce qui donne ` eta = {(1-g)P_"tr"} / P_"tr" = 1-g`. Le rendement d'un moteur diminue lorsque le glissement augmente faible car les pertes par effet Joule au rotor sont proportionnelles au glissement. Le rendement peut être déterminé: Par des essais directs Par la méthode des pertes séparées (essais en continu, à vide puis rotor bloqué) Par des méthodes d'opposition

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Aidez nous en partageant cet article Nombre de vues: 1 510 La machine ( qui a deux modes de fonctionnement, moteur ou génératrice) se compose de deux pièces principales: le stator est une pièce construite en matériau ferromagnétique, servant de support et incluant un bobinage triphasé relié au réseau ou à un variateur de vitesse; le rotor est un cylindre en matériau ferromagnétique relié au stator par des paliers. Il comporte un enroulement constitué de conducteurs en court-circuit parcourus par des courants induits par le champ magnétique créé par les courants statoriques. C'est la principale différence avec une machine synchrone, laquelle a un rotor avec un champ magnétique provenant d'aimants permanents ou de bobines alimentées en courant continu. Cette machine peut, selon sa construction, être alimentée par un réseau monophasé ou polyphasé (généralement triphasé car c'est celui de la distribution). La machine asynchrone est la machine électrique la plus utilisée dans le domaine des puissances supérieures à quelques kilowatts car elle offre alors le meilleur rapport qualité prix.

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3 V) Icc = 3. 18 A (montage étoile) CALCULS On calcule, par phase, la puissance dissipée dans R, lors de l'essai à rotor bloqué: P=Pcc-R1*Icc²=87-(5, 5*3, 18²)=31, 38W. On en déduit les valeurs de R et X (toujours en négligeant les puissances dans Rfer et µL) R=Pcc/Icc²=31, 38/3, 18²=3, 1 ohms et X=Qcc/Icc²=123/3, 18²=12, 16 ohms Remarque: En réalité, on devrait recalculer la tension V' aux bornes de Rfer et µL Pfer=Pv-Pjs=140, 54W S'=(racine (Pfer²+Qv²)/3)=(racine(140, 54²+1140²)/3)=382Var V'=S'/I=382/1, 66=230V. On a donc bien fait de négliger la chute de tension aux bornes de R1. En réalité, lors de la mesure à vide, on n'est pas tout à fait à la vitesse de synchronisme. Si on veut faire réellement la mesure au synchronisme, on doit amener le moteur asynchrone à cette vitesse en l'entraînant, par exemple, par le moteur à courant continu. Résumé: R1 = 5, 5 Ω µL = 139 Ω R= 3, 1 Ω X = 12, 2 Ω => L=X/()=12, 2/(2*3, 14*50)=0, 0388 H Vous trouverez la Note de calcul

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La caractéristique mécanique est donc une droite verticale dans le plan couple-vitesse. Il y a cependant une limite à cette droite qui est le couple maximum avant décrochage Cmax. Afin de déterminer Cmax, on cherche à exprimer le couple développé par le moteur et montrer qu'il passe par un maximum. Pour ce faire on cherche tout d'abord le couple électromagnétique Cem auquel on soustrait le couple des pertes fer et mécaniques. La puissance électromagnétique Pem correspond à la part d'énergie électrique convertie en puissance mécanique, elle vaut donc Pem=Pabs-Pcuist Caractéristique mécanique du moteur synchrone - Couple vs Vitesse - Couple vs Angle interne Angle interne Dans le moteur synchrone le rotor tourne à la vitesse de synchronisme, c'est à dire à la vitesse de rotation du champ stator. Cette vitesse de champ stator est imposée par la fréquence électrique des courants électriques dans les enroulements statoriques. Relié au réseau à 50Hz du fournisseur d'électricité le champ stator tourne donc à une vitesse sous-multiple de 3000 tr/mn.

La machine convertit une énergie électrique en énergie mécanique: la puissance absorbée est électrique, la puissance utile est mécanique. Schéma équivalent et notations utilisés Le schéma équivalent est représenté ci-contre. Les valeurs efficaces des tensions statoriques simples et composées sont notées respectivement `V_"s"` et `U_"s"`. L'intensité des courants statoriques est notée `I_"s"`. Le déphasage entre la tension et l'intensité pour un enroulement statorique est noté `phi_"s"`. V s I s I s0 R f L m R g L I st Puissance absorbée Elle est égale à trois fois la puissance pour un enroulement `P_"a" = 3 V_"s" I_"s" cos phi_"s"` et peut aussi s'écrire `P_"a" = sqrt 3 U_"s" I_"s" cos phi_"s"` si `I_"s"` est l'intensité efficace des courants en ligne au stator. Puissance transmise au rotor Elle est égale à la puissance absorbée diminuée des pertes statoriques soit: `P_"tr" = P_"a" - P_"js" - P_"fs"`. En notant `phi_"st"` le déphasage entre la tension `V_"s"` et l'intensité `I_"st"`, on a `P_"tr" = 3 V_"s" I_"st" cos phi_"st"` C'est aussi la puissance reçue par la résistance `R/g` d'où la relation `P_"tr" = 3 R/g"" I_"st"^2`.

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