amin machine electrique

8/2/2019 Amin Machine Electrique

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Rpublique Algrienne Dmocratique et Populaire

Ministre de L'Enseignement Suprieur et de la Recherche Scientifique

Centre Universitaire de Khemis Miliana

Institut des Sciences et de la technologie

Dpartement de Gnie lectrique

Option: ELECTROTECHNIQUE

1er

anne Mater Electrotechnique

Module : TP Machine Electrique

TP N1: ETUDE DE LA MACHINE ELECTRIQUE A COURANT

CONTINU A EXCITATION INDEPENDANTE

Raliser par :

Kaffan Amin

Anne Universitaire : 2011 / 2012


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- Partie Thorie :La machine courant continu peut tre modlise par dquations lectrique,

lectromcanique et mcanique.

Ces trois groupes dquations nous permettrons de mieux apprhender la machine courant

continu dans son fonctionnement rel.

Du cot lectrique nous pouvons dire que la machine courant continu se dfinit par un

circuit dinduit et un circuit inducteur; linduit de la MCC Peut tre vu comme une rsistance

Ra et une inductance La en srie avec une source de tension commande em(t)

proportionnelle la vitesse (t).Du cot mcanique, nous reprsentons la machine courant continu par linertie de linduit

augmente de celui de la charge entrane.

Schma dun entranement avec une MCC excitation indpendante

Ua (t):La tension aux bornes de linduit.

Le circuit lectrique de linduit faisant apparatre : La rsistance de linduit Ra,linductance de linduit La, Une tension em(t) appele f..m. Proportionnelle la

vitesse angulaire (t), le courant traversant le circuit dinduitIa(t), le couple

lectromagntique instantan Tem(t)produit, linducteur, fix au stator, crant unflux magntique dexcitationf(t), la charge mcanique, dpendante delapplication (inertieJ, frottement visqueux, lasticit de la transmission, etc.) la

vitesse(t) du rotor du moteur.

1-Equations lectriques:Prenant en compte la rsistance Ra et linductance La du circuit dinduit du collecteur, des

balais et des connexions, et en les supposant toutes deux constantes, lquation de tension

induite scrit :

2-Equations lectromcaniques :La tension induite em(t), appel FEM est proportionnelle la vitesse angulaire (t) et auflux inducteur f(t):

Le couple lectromagntique Tem(t)dvelopp a pour expression :

3-Equation mcanique :


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Le moteur en rotation est dcrit par lquation (de la dynamique) dquilibre suivante :

J t: inertie totale entrane.

B m : coefficient de frottement visqueux.Tr: couple rsistant.

Tf: couple de frottement de coulomb.

Voil en somme les quations sont fonctionnement dun moteur.

Transformes de Laplace :Les transformes de Laplace des quations sont les suivantes :

Les transformes de Laplace obtenues nous permettent de modliser le moteur (MCC)

sous forme de schma bloc ou schma fonctionnel.

-Partie pratique:

1 -Modle de la machine courant continu: Une machine courant continuDCmachine,(bibliothque Power System Blockset/Machines)

-Deux sources de tension continue, Un blocMomentpour fournir le couple de charge

-On a la puissance nominale Pn=1kW, tensions d'alimentation Vn=Ve=220V, vitesse de

rotation nominale nn=4000tr/min.

-Et on Choisir dans la bibliothque Simulink de MatLab et entr les paramtrer suivante :

-Ra=2,52; La =48mH. Rf=92 ; Lf=400mH. Laf=207mH. J=0,001Kg.m2,

Bm=25.10-6

N.m.s. Tf=0.01N.m.

-Vitesse initiale de la machine: 0 rad/s .

Rgler le temps de simulation 3s et la mthode de rsolution (solver) ode

23tb(stiff/TR-BDF2).

On napplique les quations de fonction de Transfer qui tudier dans la partie thoriquepour obtenir le schma Blokdun MCC laide de (MatLab/Simulink):


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Block de la MCC sous Simulink

Dans nos simulations nous nutiliserons pas le modle comme prsent au schma

prcdent mais en tant quun masque reprsent par le bloc simplifi qui suit :

Bloc de la MCC sous Simulink

Aprs le paramtrage et place les appraille de mesure dans la MCC on obtient le schma

block suivant :

Modle pour ltude de la MCC excitation indpendante


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2-:Caractristique mcanique t caractristiques de fonctionnement en

rgime moteur et gnrateur: Pour tracer la caractristique mcanique et

fonctionnement (rgime moteur et gnrateur), en utilisant le bloc " Constant" de la

bibliothque Simulink, aprs changer sa valeur de (0 1,2)Mn pour le rgime moteur et de

(0 -1,2)Mn pour le rgime gnrateur avec un pas de 0,2 Mn , et remplir les tableau laide des formules suivante :

Avec : fa1 IIUP , MP2 et1

2

P

P .

Ia: Courant d'induit, If: Courant de l'inducteur

A-Caractristique de la machine en rgime moteur :

Mesure calculer

Mn(rad/s) Ia(A) If(A) P1(W) P2(W)

0 444 .2 0,042 2,391 535.26 0 0

0.478 439.3 1,008 2,391 747.78 209.98 0.28

0.956 434.4 1,973 2,391 960.08 415,28 0.43

1.434 429.5 2,939 2,391 1172.6 615.90 0.52

1.912 424.6 3,904 2,391 1384.9 811.83 0.58

2.39 419.7 4,87 2,391 1597.42 1003.08 0.62

2.868 414.7 5,835 2,391 1809.72 1189.35 0.65

A-1-Caractristique mcanique : A partir de ce tableau on peut trace la

caractristique mcanique :

Courbe de la caractristique mcanique =f(M).

M(N.m)


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A-2Caractristique de fonctionnement :

Vitesse en fonction de la puissance de sortie =f(P2) :

Courbe de la caractristique de fonctionnement : =f(P2)

Moment en fonction de la puissance de sortie : M=f(P2).

Courbe de la caractristique de fonctionnement : M=f(P2)

Rendement en fonction de la puissance de sortie : =f(P2).


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Courbe de la caractristique de fonctionnement =f(P2)

Courant dinduit en fonction de la puissance de sortie : Ia=f(P2):

Courbe de la caractristique de fonctionnement : Ia=f(P2)

B-Caractristique de la machine en rgimegnrateur :

B-1Caractristique mcanique :

vitesse de rotation en fonction du Moment de couple :

Mesure calculer

Mn(rad/s) Ia(A) If(A) P1(W) P2(W)

0 444.2 0,042 2,391 516.78 0 0

-0.478 449.1 -0.922 2,391 728.86 214.66 0.29-0.956 454.1 -1,888 2,391 941.38 434,11 0.46

-1.434 459 -2,854 2,391 1153.9 658.20 0.57

-1.912 463.9 -3,819 2,391 1366.2 886.97 0.64

-2.39 468.8 -4,784 2,391 1578.5 1120.43 0.70

-2.868 473.7 -5,75 2,391 1791.02 1358.57 0.75

M(N.m)


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Courbe de la caractristique mcanique =f(M).

B-2Caractristique de fonctionnement :

vitesse de rotation en fonction de la puissance = f(P2) :

Courbe de la caractristique de fonctionnement = f(P2)

Courant dinduit en fonction de la puissance de sortie Ia=f(P2) :

Courbe de la caractristique de fonctionnement Ia=f(P2).

Courbe de moment en fonction de la puissance M=f(P2):


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Courbe de la caractristique de fonctionnement M=f(P2).

Rendement en fonction de la puissance de sortie :

Courbe de la caractristique de fonctionnement =f(P2).3-Caractristiques mcaniques pour diffrentes tensions d'induit : On

tracer les caractristiques mcaniques pour les tensions d'induit 0,6Ua et 0,8Ua.

Donns 0.6 U a 0.8Ua

M(N.m) (rad/s) (rad/s)

-2.868 296 384.9

-2.39 291 379.9

-1.912 286.2 375

-1.434 281.2 370.1

-0.956 276.3 365.2

-0.478 271.4 360.30 266.5 355.4

0.478 261.6 350.4

0.956 246.4 345.51.434 251.8 340.61.912 246.8 335.72.39 241.9 330.82.868 237 325.9

On obtient les courbes suivant :

0.6 U a :

vitesse de rotation en fonction de Moment de couple :


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Courbe de caractristique mcanique =f(M)

0.8Ua :


Courbe de caractristique mcanique =f(M)

4-Caractristiques mcaniques pour diffrents flux de l'inducteur :Ontrace les caractristiques mcaniques pour les diffrents flux de l'inducteur. Pour cela

mettre l'inductance mutuelle entre inducteur et induit 0,6Lafpuis 0,8Laf.

Donns 0.6 Laf 0.8 Laf


-2.868 821.8 668.5

-2.39 808.2 593.6

-1.912 794.5 585.9

-1.434 780.9 578.2

-0.956 767.2 570.5-0.478 753.6 562.9

0 739.9 555.2

0.478 726.3 547.5

0.956 712.6 539.81.434 699 532.11.912 685.3 524.52.39 671.7 516.82.868 658.1 509.1

On obtient les courbe suivant :

0,6Laf


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vitesse de rotation en fonction de Moment de couple = f (M) :

Courbe de caractristique mcaniques = f (M).

0,8Laf :


Courbes de caractristique mcaniques = f (M).

5-Caractristiques mcaniques pour diffrentes rsistances d'induit :On

tracer les caractristiques mcaniques pour les diffrentes rsistances d'induit 2Ra et 4Ra .

Donns 2Ra 4Ra


-2.868 503 561.4

-2.39 493.1 541.8-1.912 483.3 522.2

-1.434 473.5 502.5

-0.956 463.7 482.9

-0.478 453.8 463.2

0 444 443.6

0.478 434.2 423.9

0.956 424.4 404.31.434 414.5 384.61.912 404.7 3652.39 394.9 345.42.868 385 325.7

Apre les mesure on trace les graphes suivante :


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2Ra :


Courbes de caractristique mcaniques = f (M).:

4Ra :vitesse de rotation en fonction de Moment de couple :

Courbes de caractristique mcaniques = f (M).:

6-Caractristique de rgulation en rgime moteur : On Changer la tension

d'induit de 0,4Ua 1,2Uaavec un pas de 0,2 et tracer la caractristique (Ua).M(N.m) (rad/s)

2.39 88 78.98

2.39 132 167.8

2.39 176 256.6

2.39 220 345.42.39 264 434.2

Apr le mesure on trace le graphe suivante :

Vitesse de rotation en fonction de la tension induit :


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Courbe de la caractristique de rglage =f(Ua)

7-Lanalyse:-Les caractristiques mcaniques montrent que la vitesse est une fonction dcroissante

du couple.

- Les caractristiques de fonctionnement montrent que :

1- la vitesse est une fonction dcroissante de la puissance de sortie.

2- le moment et le courant dinduit sont des fonctions croissantes de la puissance .

3- la courbe du rendement en fonction de la puissance prsente une courbe en cloche

pour le rgime moteur et pour le rgime gnrateur, on a une fonction croissante.

Conclusion:

Les machines courant continu sont peu peu remplaces par les machines asynchronesdans certains processus.

Les rsultats obtenus dans nos laboratoires virtuels nous montrent et lobtention des

caractristiques mcaniques, de fonctionnement et de rglage de la MCC excitation

indpendante, donc ltude les caractristique mcanique et de fonctionnement trs

important pour nimport quelle moteur.La modlisation sous Matlab Simulink est un bon moyen dtude du fonctionnement de

notre moteur (et aussi pour dautres systmes) dans les conditions de fonctionnement

voulues. Notre model pourra aussi servir pour la pdagogie en tant que laboratoire virtuel

du moteur.

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