Download - Machines Asynchrones
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Prof. Mourad ZEGRARI
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M. ZEGRARI 2Machines
Asynchrones
Plan
Principe.
Constitution.
Modle de la machine asynchrone.
Caractristiques en rgime permanent.
Dmarrage et variation de la vitesse.
Gnratrice Asynchrone.
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M. ZEGRARI 3Machines
Asynchrones
Plan
Principe
Constitution
Modle de la machine asynchrone
Caractristiques lectromcaniques
Dmarrage et variation de la vitesse
B
C
D
F
A
E
Gnratrice Asynchrone
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M. ZEGRARI 4Machines
Asynchrones
Analyse fonctionnelle
La machine asynchrone (MAS) est un convertisseur lectromcanique rversible. Le plus souvent, cette conversion est utilise dans le sens Moteur.
Moteur Asynchrone : entranements industriels, applications domestiques. Gnratrice Asynchrone : Production de lnergie lectrique (oliennes, mini-centrale
hydrauliques). Fonctionnement en frein (rcupration de lnergie).
MachineAsynchroneMachine
Asynchrone
Pertes Cuivre (Joule) Fer (magntiques) Mcaniques
Energie Electrique
Energie Mcanique
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M. ZEGRARI 5Machines
Asynchrones
Applications
Les MAS reprsentent plus de 80% des moteurs lectriques utiliss en industrie :
Grande simplicit de construction prix relativement bas. Facilit dutilisation et dentretien cot de maintenance rduit. Simplicit de dmarrage. Commande aise avec les convertisseurs de puissance. Grande robustesse mcanique.
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M. ZEGRARI 6Machines
Asynchrones
Principe
1. Trois bobines fixes, dcales de 120et alimentes par un systme triphas quilibrde courants la pulsation s. On dispose de (2p) ples.
3. Cration dans le rotor des courants induits la mme pulsation s.
4. Ces courants induits crent au rotor une f.m.m. Fr tournante.
2. Cration dune f.m.m. Fstournante la vitesse :
=
5. Production dun couple de dmarrage non nul : Le rotor tourne la vitesse < s.
Phase C Phase A
Phase B
Stator
Rotor
120
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M. ZEGRARI 7Machines
Asynchrones
Notion du glissement
Le rotor tourne la vitesse = (/p) lgrement infrieure s.On dfinit le glissement du moteur qui sexprime en % :
La pulsation des courants induits r au rotor devient :
La vitesse du rotor peut scrire :
Fs tourne s / stator.Fr tourne r / rotor Fr tourne (r + ) = s / stator.Les deux f.m.m. tournent la mme vitesse Cration dun couple constant.
=
=
==
( ) =
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M. ZEGRARI 8Machines
Asynchrones
Action des f.m.m. en rotation
Rotation la vitesse : s Stator aliment la pulsation s f.m.m. Fs tourne s Enroulements du rotor en court-circuit tourne < s Tensions induites au rotor, pulsation r = s - Courants au rotor f.m.m. Fr tourne r > 0 / Rotor et (r+) = s / Stator
Couple moteur Moteur Asynchrone.
Rotation la vitesse : > s Stator aliment la pulsation s f.m.m. Fs tourne s Enroulements du rotor entrans > s Tensions induites au rotor, pulsation r = s - Courants au rotor f.m.m. Fr tourne r < 0 / Rotor et (r+) = s / Stator
Couple rsistant Gnratrice Asynchrone.
FsFr
FsFr
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M. ZEGRARI 9Machines
Asynchrones
Plan
Principe
Constitution
Modle de la machine asynchrone
Caractristiques lectromcaniques
Dmarrage et variation de la vitesse
B
C
D
F
A
E
Gnratrice Asynchrone
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M. ZEGRARI 10Machines
Asynchrones
Constitution de base
Comme toute machine lectrique tournante, la machine asynchrone comporte essentiellement : Un Stator (partie fixe). Un Rotor (partie mobile). Des organes mcaniques(fixation, protection, ventilation).
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M. ZEGRARI 11Machines
Asynchrones
Stator
Partie fixe de la machine : elle comporte trois enroulements (bobines) et possde ples. Le bobinage des enroulements est identique celui de la machine synchrone.
Stator bobin
Plaque bornes
Patte de fixation
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M. ZEGRARI 12Machines
Asynchrones
Rotor
Rotor
En court-circuit( cage)
Massif(magntique)
Les courants induits circulent dans des barres conductrices court-circuites par deux anneaux.
Bobin( bagues)
Rotor ralis par un circuit magntique massif, sige des courants induits de Foucault.
Les courants induits circulent dans des enroulements bobins sur le rotor couples en toile.
Partie mobile de la machine : elle est constitu dun ensemble de conducteurs mis en court-circuit.
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M. ZEGRARI 13Machines
Asynchrones
Rotor bobin ( bagues)
Le rotor est un cylindre compos dun empilement de tles presss. Ces tles sont munies dencoches o sont logs des conducteurs formant trois bobinages, accessibles par des bagues et des balais.
Ce dispositif permet de modifier les proprits lectromcaniques de la machine (Tem, g).
Rhostat
Enroulements du rotor
Bagues
Balais
Plaque bornes du rotor
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M. ZEGRARI 14Machines
Asynchrones
Rotor bobin ( bagues)
Balais
Rotor Bobin
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M. ZEGRARI 15Machines
Asynchrones
Rotor cage dcureuil (en court-circuit)
Le rotor est constitu de barres conductrices, en cuivre ou en aluminium, ces barres sont inclines par rapport laxe de rotation.Les extrmits de ces barres sont court-circuites par deux anneaux de mme mtal.
Barres conductrices sige des courants induits
Anneaux de court-circuit.
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M. ZEGRARI 16Machines
Asynchrones
Rotor massif
Le rotor est constitu par un cylindre plein non lamin.Les parties massives en fer constituent lenroulement en court-circuit, par leffet des courants de Foucault, induits dans la masse mtallique.
Rotor massif Courants induits
Rotor massif
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M. ZEGRARI 17Machines
Asynchrones
Plan
Principe
Constitution
Modle de la machine asynchrone
Caractristiques lectromcaniques
Dmarrage et variation de la vitesse
B
C
D
F
A
E
Gnratrice Asynchrone
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M. ZEGRARI 18Machines
Asynchrones
Fonctionnement rotor ouvert
La machine est quivalente un transformateur triphas :Stator PrimaireRotor Secondaire
==
Impdance du stator
RssjXs
jXmRcEsVs
Rr jXrm0
EroImpdance
du rotor
Impdance magntisante
(s) (ro = s)
Vro
Rapport de transformation :
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M. ZEGRARI 19Machines
Asynchrones
Fonctionnement rotor en court-circuit
Le rotor est en court-circuit, sa pulsation devient :
RssjXs
jXmRcEsVs
Rrjrm
Er
==
(s) (r)
r
o
Rapport de transformation :
== Avec :
=
=
=
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M. ZEGRARI 20Machines
Asynchrones
Schma monophas quivalent
On ramne toutes les grandeurs la mme pulsation s :
quation des f.m.m. :
quation des courants :
RssjXs
jXmRcEsVs
Rr / g jXrm
Ero
(s) (s)
so
r
Courant magntisant non ngligeable
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M. ZEGRARI 21Machines
Asynchrones
Schma monophas ramen au primaire
Par la suite, on peut ramener tous les lments au primaire, en effectuant les rgles de transformation :
Les rgles de transformation sont : ; ;
Limpdance totale vue du stator :
RsjXs
jXmRcEsVs
Rr / g jXro
r
( )
++=+=
s r
m
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M. ZEGRARI 22Machines
Asynchrones
Schma quivalent en
Le modle quivalent en "T" de la machine comporte les lments suivants :
Le courant scrit alors :
Avec : et
= =
+
( ) ( )
= =
+ + + +
s
Vs
so
r
BA
Vt
r BA
Modle de
Thvenin
= =
+
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M. ZEGRARI 23Machines
Asynchrones
Schma quivalent en
Le modle quivalent en "L" place limpdance magntisante (Rc, Xm) lentre :
Rs : reprsente les pertes Joules au stator : Rr : reprsente les pertes Joules au rotor : (Rr /g) : reprsente la puissance transmise du stator au rotor :
RssjXs
jXmRcVs
Rr / g jXrso
r
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M. ZEGRARI 24Machines
Asynchrones
Plan
Principe
Constitution
Modle de la machine asynchrone
Caractristiques lectromcaniques
Dmarrage et variation de la vitesse
B
C
D
F
A
E
Gnratrice Asynchrone
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M. ZEGRARI 25Machines
Asynchrones
coulement des puissances
ChargeMcaniqueStator Rotor Arbre
Alimentationlectrique
Tu
Tem
Puissancelectrique
PertesMcaniques
!"
Pertes totalesau stator
#$MoteurAsynchrone
Pertes totalesau rotor
#$
PuissanceTransmise
Puissancelectromagntique
PuissanceMcanique
s
Tem
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M. ZEGRARI 26Machines
Asynchrones
Bilan des puissances
PuissanceTransmise
Pertes Joulesau stator
Pertes Ferau stator
Puissancelectrique
"
Pertes Ferau rotor
Pertes Joulesau rotor
$
!"PuissanceMcanique
Puissancelectromagntique
PertesMcaniques
$
%
#$ #
#$ #
!" #
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M. ZEGRARI 27Machines
Asynchrones
Dissipation des diffrentes puissances
partir du schma monophas quivalent ramen au primaire :
La rsistance Rs reprsente les pertes Joules au stator pjs. La rsistance Rc reprsente les pertes dans le fer au stator pfs. La rsistance fictive (Rr/g) correspond la puissance transmise Ptr . La rsistance Rr reprsente les pertes Joules au rotor pjr
RsjXs
jXmRcEsVs
Rr / g jXro
r
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M. ZEGRARI 28Machines
Asynchrones
Estimation des puissances
Les pertes magntiques (fer) sont proportionnelles la frquence.Au niveau du rotor, la frquence est : &&
La puissance transmise est convertie dans la "rsistance" () :
Les pertes cuivre au rotor scrivent alors :
La puissance lectromagntique devient :
'
=
'
==
$
( ) ( ) (
))
==
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M. ZEGRARI 29Machines
Asynchrones
Calcul du couple lectromagntique
La puissance lectromagntique dveloppe par la machine scrit :
Le couple lectromagntique scrit alors :
=
( ) ( ) ( ) '
)
))
=
==
( ) ( )
==
'
=
=
Avec :
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M. ZEGRARI 30Machines
Asynchrones
Expression du courant rotorique
Le schma simplifi en L permet de calculer directement le courant rotorique ramen au primaire :
La valeur efficace du courant est :
( ) ( )
' '
' '
= =
+ + + + +
RssjXs
jXmRcVs
Rr / g jXrso
r
XT = Xs + Xr : ractance de fuite totale.
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M. ZEGRARI 31Machines
Asynchrones
Caractristique mcanique Tem()
Exprimons le couple Tem en fonction de la vitesse de rotation :
Caractristique mcanique : Dmarrage : = 0 g = 1 Tem = Td
La machine absorbe Ped = Td s Pour voisin de s, g est faible :
Tem = K. o : K < 0
A vide : = s g = 0 Tem = 0
( )'
'
'
=
+ +
Td
Tem
Tmax
s
Zone dutilisation (Linaire)
Vitesse vide
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M. ZEGRARI 32Machines
Asynchrones
Valeurs critiques
Couple de dmarrage Td :
Couple lectromagntique maximal Temax :
Ce couple est maximal pour une valeur particulire appele glissement critique gc :
" ' '
=
+
'
*+ ' '
)
' =
+ +
( ) ( )'
, ' '
=
+ +Td : dpend de la rsistance
Rr du rotor.
Temax : inversement proportionnel XT et indpendant de Rr.
gc : proportionnel la rsistance Rr du rotor.
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M. ZEGRARI 33Machines
Asynchrones
Caractristique lectromcanique s()
Le courant statorique s scrit : s = so + r
O :
Caractristique s () : Dmarrage : = 0 g = 1 s = d
Courant d lev : (d/n) = 5 7Limiter le courant de dmarrage.
A vide : = s g = 0 s = s0Courant vide magntisantNon ngligeable (50% n) cause de lentrefer.
Curant vide
d
s
( )
'
'
=
+ +
Vs
s0
sr
0
r
s
s0
s
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M. ZEGRARI 34Machines
Asynchrones
Mise en vidence de la puissance
La puissance transmise dans lentrefer peut se dcomposer en : Une puissance perdue par effet Joule dans les enroulements du rotor. Une puissance lectromagntique dveloppe sur larbre de la machine.
Puissance lectromagntique
Pertes Joule au rotor
r
Er
Rr
( )
)
jXrjXrr
Er
Rr / g
Puissance transmise
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M. ZEGRARI 35Machines
Asynchrones
Visualisation des puissances
La puissance transmise est : Avec :
Tem
Tmax
s
Point de fonctionnement
Puissance transmise
Tr
g1 0
Td
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M. ZEGRARI 36Machines
Asynchrones
Estimation du rendement
Dans les machines de forte puissance, il est possible de ngliger lensemble des pertes au stator ainsi que les pertes mcaniques :
Or :
Lexpression approche du rendement scrit :
Plus le glissement est lev, plus le rendement de la machine est faible.
( ))
*
%==
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M. ZEGRARI 37Machines
Asynchrones
Plan
Principe
Constitution
Modle de la machine asynchrone
Caractristiques lectromcaniques
Gnratrice Asynchrone
B
C
D
F
A
E Dmarrage et variation de la vitesse
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M. ZEGRARI 38Machines
Asynchrones
Modes de dmarrage
Dmarrage Direct.
Dmarrage sous tension rduite : Dmarrage toile-Triangle : Te et d sont diviss par 3. Utilisation dun autotransformateur.
Dmarrage par gradateur.
Utilisation dun dmarreur lectronique.
Dmarrage Statorique (insertion dimpdances au stator). Dmarrage Rotorique (insertion dimpdances au rotor dans le cas dun moteur
asynchrone rotor bobin). Dmarrage laide dun variateur de vitesse.
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M. ZEGRARI 39Machines
Asynchrones
Dmarrage Direct
Le couple de dmarrage scrit :
Avantages : Simple et conomique. Couple de dmarrage important.
Inconvnients : Appel de courant au dmarrage pouvant perturber la marche dautres appareils
connects sur le mme rseau. A-coups mcaniques lors des dmarrages, inacceptables pour la machine ou pour le
confort et la scurit des usagers. Impossibilit de contrler lacclration et la dclration.
( ) ( )'
' , , ' '
= =
+ +
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M. ZEGRARI 40Machines
Asynchrones
Dmarrage Direct : Cblage
MAS
Q : Sectionneur
KM : Contacteur
RT : Relais Thermique
Transformateur Q
RT
AT
MA KM
KM
L1 L2 L3 Circuit de Puissance
Circuit de Commande
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M. ZEGRARI 41Machines
Asynchrones
Inversion du sens de marche
MAS
Q
KM-AV
RT
L1 L2 L3Circuit de Puissance
Circuit de Commande
RT
ATKM-AR
MAV KM-AV
KM-AV
KM-AR
MAR KM-AR
KM-AR
KM-AV
Q
24 V
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M. ZEGRARI 42Machines
Asynchrones
Raccordement du MAS
La plaque bornes du moteur asynchrone permet de raccorder les enroulements du stator laide de six bornes repres : (U1,V1,W1) et (U2,V2,W2)
Le positionnement de trois barrettes de cuivre permet dalimenter le moteur sous deux tensions diffrentes.
U1 V1 W1
U2 V2 W2
Plaque bornes dune machine asynchrone
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M. ZEGRARI 43Machines
Asynchrones
Couplage des enroulements
Le couplage des enroulements du moteur est effectu en fonction de la tension de rseau dalimentation.
Couplage Etoile (Y)
L1
U1 V1 W1
U2 V2 W2
L2 L3
Couplage Triangle ()
L1
U1 V1 W1
U2 V2 W2
L2 L3
Rseau dalimentation380/660 V220/380 V127/220 V
Plaque Moteur
toileTriangleSous-aliment380/660 VtoileTriangle220/380 V
toile127/220 V
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M. ZEGRARI 44Machines
Asynchrones
Dmarrage Etoile-Triangle
Q
KMY : Couplage Etoile
RT
L1 L2 L3
MAS KMDCouplage Triangle
KML
W1
U2 V2 W2
U1 V1
Phases de fonctionnement Phase 1 : Dmarrage
Fermeture du contacteur de ligne KML et couplage en Etoile (KMY).Le moteur est aliment sous une tension rduite.
Phase 2 : Fonctionnement nominalOuverture du contacteur KMY et passage au couplage triangle (KMD).Le moteur est prsent alimentsous sa tension nominale.
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M. ZEGRARI 45Machines
Asynchrones
Dmarrage lectronique
Fonctionnement Variation de la valeur efficace de la
tension Vs par rglage de langle de retard lamorage des thyristors.
Intgration des fonctions de protections et de contrle avances (exemple : Dmarreur SMC-3).
Gradateur
Q
RT
L1 L2 L3
KML
W
MAS
U V
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M. ZEGRARI 46Machines
Asynchrones
Dmarrage Statorique
Q
RT
L1 L2 L3
KML
MAS
Phases de fonctionnement Phase 1 : Dmarrage
Fermeture du contacteur : passage par la totalit de limpdance Z. Courant de dmarrage d rduit.
Phase 2 : Temps intermdiaireFermeture du contacteur KM1. Passage par une partie de Z. Courant intermdiaire d2.
Phase 3 : Fonctionnement nominalFermeture du contacteur KM2. impdance Z court-circuite. Courant nominal n.
KM1KM2Z
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M. ZEGRARI 47Machines
Asynchrones
Dmarrage Rotorique
Q
RT
L1 L2 L3
KML
MAS
Phases de fonctionnement Phase 1 : Dmarrage
Fermeture du contacteur KML. Courant du rotor limit par toute la rsistance du Rhostat.
Phase 2 : Temps intermdiaireFermeture du contacteur KM1. Passage par une partie de R. Courant intermdiaire d2.
Phase 3 : Fonctionnement nominalFermeture du contacteur KM2. Rhostat court-circuit. Courant nominal n.
KM1KM2
Rhostat
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M. ZEGRARI 48Machines
Asynchrones
Variation de la vitesse
Hypothses de calcul : Rsistance du stator Rs nglige Ractance totale : XT = Xs + Xr = LT squations simplifis :
Variation de la vitesse par modification de la caractristique du couple Tem().Paramtres de variation de la vitesse : Nombre de paires de ples : Tension d'alimentation : Vs Rsistance rotorique : Rr Frquence d'alimentation : s
=
'
'
*+ -'
'
=
=
*+
=; ;
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M. ZEGRARI 49Machines
Asynchrones
Action sur le nombre de ples
Moteur 2 vitesses DAHLANDER
Moteur DAHLANDER
Ce moteur est ralis avec une conception particulire de l'enroulement statorique. Cette conception permet, grce des connexions extrieures, de varier le nombre de paires de ples de la machine, et par consquent la vitesse de rotation.
On se limite en gnral deux vitesses :PV : Petite Vitesse.GV : Grande Vitesse.
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M. ZEGRARI 50Machines
Asynchrones
Action sur la tension statorique V
Solution ralise par un autotransformateur ou un gradateur de tension.
Le couple maximal Temax est attnu Faible couple de dmarrage. Charges Tr = k.n avec service continu : Pompes, Centrifugeuses, Ventilateurs. Laugmentation du glissement entrane une diminution du rendement : ) Le glissement *+ se conserve puisqu'il est indpendant de la tension Vs.
Tem
s
TemTr = k
V2 = 85 %
V1 = 100 %
V3 = 65 %
s
V1
V2
V3
V4
Tr = k
min maxmin max
MAS cage.
MAS bagues.
=
'
*+ -'
=
*+
=; ;
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M. ZEGRARI 51Machines
Asynchrones
Variation par gradateur de tension
Ce dispositif permet de contrler la valeur efficace de la tension Vs par modification de langle de retard lamorage des thyristors, monts tte-bche dans chaque phase du moteur.
Procd simple mettre en uvre, mais qui altre considrablement le rendement.
iA
t
Gradateur
A
B
C
MAS
U
V
W
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M. ZEGRARI 52Machines
Asynchrones
Altration du rendement
Les pertes dues aux harmoniques et la modification du glissement sont les causes d'une dgradation du rendement de la machine.
La variation du rendement est reprsente en fonction de la puissance statorique rapporte sa valeur nominale.
75
50
25
0.50 10.25 0.75
Onde pleine
= 30 = 90
= 120
P1 / Pn
Rendement %
: Angle de retard des thyristors.
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M. ZEGRARI 53Machines
Asynchrones
Action sur la rsistance rotorique
Solution applicable uniquement aux moteurs rotor bobin.
Le couple maximal Temax reste constant. On obtient Td importants tout en diminuant d. Charges couple constant Tr = k : Engins de levage, Treuil. Laugmentation du glissement entrane une diminution du rendement. Le glissement *+ augmente avec Rr. Le rendement est diminu.
Tem
Tmax
s
Tr
Rr1 Rr0Rr2
=
'
*+ -'
=
*+
=; ;
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M. ZEGRARI 54Machines
Asynchrones
Cascade hyposynchrone
Lnergie prleve du rotor est renvoye vers le rseau par un redreseur-onduleur.
Le glissement scrit :
Niveaux de rendements levs pouvant dpasser les 90%. Possibilit dobtenir un freinage par rcupration. Systme efficace pour des rglages dans une gamme de vitesses restreintes.
Transformateur(m)MAS
Redresseur OnduleurFiltre
MAS triphas rotor bobin
Rseau d'alimentation
Vdc V'dc
Vs
Vr( )= "
Commande des thyristors
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M. ZEGRARI 55Machines
Asynchrones
Action sur la frquence dalimentation
Tem
Tmax
s
Tr
On varie la vitesse s du champ tournant par action sur la frquence s de la source Vs :
Le couple maximal Temax reste inchang. Le glissement reste pratiquement constant, le rendement est conserv.
=
'
*+ -'
=
*+
=; ;
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M. ZEGRARI 56Machines
Asynchrones
Commande V/f
Objectif : viter la saturation du circuit magntique et limiter le courant vide s0.Procdure : Maintenir le flux constant en ajustant la frquence s avec la tension Vs :Usage gnral : Bon rendement et bon couple mme a basses vitesses.
*".
=
Redresseur Onduleur transistorsFiltre
ABC
MAS
Vs
t
Tension instantane
Tension moyenne
t
s
Courant moteur
Convertisseur indirect de frquence : Redresseur triphas diodes. Onduleur transistors IGBT.
Tension et courant fournis par londuleur Modulation de Largeur dImpulsions (MLI).
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M. ZEGRARI 57Machines
Asynchrones
Variateur de vitesse industriel
Dmarrage et arrt : rglage de l'acclration et de la dclration au moyen dun profil de vitesse.
Variation et rgulation de la vitesse : certains variateurs sont munis d'un rgulateur de vitesse avec une boucle de retour.
Inversion du sens de rotation : cette fonction est souvent ralise par inversion de la consigne lentre du variateur.
Freinage : ralis par injection du courant continu dans le moteur avec un fonctionnement rversible de ltage de puissance.
Protections intgres : contre les courts-circuits, les surtensions et les chutes de tension, les dsquilibres et la marche en monophas.Variateur de vitesse pour MAS
(type ATV58H Tlmcanique)
Dmarrage Arrt
td ta
t
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M. ZEGRARI 58Machines
Asynchrones
Classes des MAS : Norme NEMA
Cest une classification des moteurs asynchrones cage afin dadapter leurs caractristiques nominales aux charges mcaniques usuelles.Pour un moteur asynchrone, le rapport (Td/Tn) est proportionnel Rr alors que le rapport (d/n) lui est inversement proportionnel. Couple de dmarrage :
Glissement maximal correspondant :
( )'
' , , ' '
= =
+
*+
=
Caractristiques normalises des classes NEMA des moteurs asynchrones.
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M. ZEGRARI 59Machines
Asynchrones
MAS cage de faible rsistance : NEMA Classe A
Classe A : Moteur simple cage Faible rsistance du rotor.Caractristiques : Glissement nominal faible, bon rendement, faible couple de
dmarrage, fort courant de dmarrage.Applications : Charges faible couple rsistant au dmarrage: pompes, ventilateurs
Classe D : Moteur simple cage Forte rsistance du rotor.Caractristiques : Glissement nominal important, rendement mdiocre, fort couple de
dmarrage, courant de dmarrage limit.Applications : Charges couple rsistant au dmarrage lev (engins de levage).
Classe C : Moteur double cage.Caractristiques : Cage externe barres minces" et cage interne barres paisses.Applications : Compromis entre les avantages des moteurs de classes A et D.
Classe B : Moteur encoches profondes.Caractristiques : Cage avec des barres de section trapzodale.Applications : Compromis entre classes A et D avec une construction simple.
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M. ZEGRARI 60Machines
Asynchrones
Classes des MAS : Synthse
Tableau des caractristiques normalises des classes NEMA des moteurs asynchrones :
> 5600 - 800275----275D
1 - 5600 800190 - 225140 - 195200 - 285C
0.5 5600 - 800175 - 30065 - 19070 - 275B
0.5 - 5----175 - 30065 - 19070 - 275A
Glissement nominal
g (%)
Courant de dmarrage
d/n (%)
Couple de dcrochage
TdmaxTn (%)
Couple nomnial
Basse vitesse
Tmin/Tn (%)
Couple de dmarrage
Td/Tn (%)
Classe NEMA
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M. ZEGRARI 61Machines
Asynchrones
Plan
Principe
Constitution
Modle de la machine asynchrone
Caractristiques lectromcaniques
Gnratrice Asynchrone
B
C
D
F
A
E Dmarrage et variation de la vitesse
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M. ZEGRARI 62Machines
Asynchrones
Gnratrice Asynchrone
PrincipeSi la MAS est entrane > s Glissement g < 0Couple et puissance active < 0 Fonctionnement en Gnratrice Asynchrone.
Dmarrage Habituellement assur par la machine d'entranement. Utilisation momentane en moteurs pour amorcer le lancement du groupe gnrateur.
MagntisationLa MAS ne possde pas dexcitation la puissance ractive ncessaire sa magntisation peut tre fournie : Soit par le rseau : la machine est couple en parallle. Soit par une batterie de condensateurs dans le cas d'une utilisation isole.
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M. ZEGRARI 63Machines
Asynchrones
Gnratrice olienne
Coupe dtaille dune olienneolienne isole
Parc olien coupl au rseau lectrique
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M. ZEGRARI 64Machines
Asynchrones
Gnratrice Asynchrone : Caractristique
> s g < 0 Fonctionnement en Gnratrice Asynchrone.
Rseau lectrique
Turbine
MAS
Tem
s
Moteur : 1 > g > 0 g < 0 : Gnratrice
T() Turbine
Tem() MAS
Point de fonctionnement stable.
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M. ZEGRARI 65Machines
Asynchrones
Fonctionnement en Frein
Si la machine entrane est rversible Freinage par inversion du sens de rotation.Inversion par croisement de deux phases Passage du quadrant Q1 au quadrant Q4.
Rseau lectrique
MASChargeMcanique
Tr() Charge
Tem
s
Tem(+ )
q- q
Tem( )
- s
Q1
Q4Q3
Q2
-
M. ZEGRARI 66Machines
Asynchrones
MAS Monophas : Champ tournant
Un bobinage monophas de n spires, parcouru par un courant sinusodal damplitude met de pulsation s, cre une f.m.m. F de direction fixe et damplitude variant avec s :
i(t) = m cos(st) F(t) = nm cos(st) = Fm cos(st)
La f.m.m. F peut tre dcompose : f.m.m. directe Fd et f.m.m. inverse Fi :
Les f.m.m. Fd et Fi ont des amplitudes constantes et tournent respectivement s et -s.
NS F F
Fd
Fisi
sd
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) '
" /,
+=+==
-
M. ZEGRARI 67Machines
Asynchrones
MAS Monophas : Couple lectromagntique
F : superposition de deux f.m.m. tournantes Fd et Fi.Tem = Temd ( s) + Tem ( - s)
Couple de dmarrage nul lancement la main pour le dmarrage. : Couple rsultant Tem nul pour une vitesse lgrement infrieure s.
Tem
s
Temd
Temi
- s
Tem
Tdd
Tdi
-
M. ZEGRARI 68Machines
Asynchrones
MAS Monophas Condensateur
Ajouter un enroulement auxiliaire, dcal de 90par rapport lenroulement principal, et parcouru par un courant dphas de pi/2 par la mise en srie dun condensateur.
P< qq kW : Condensateur lectrochimique de forte valeur (50 F pour moteur 600 W). Aprs le dmarrage : dconnexion automatique par relais centrifuge plac sur larbre.
Petite puissance (100 300 W) : Condensateur de faible valeur branch en permanence.
Source monophase
Condensateur de dmarrage
Relais centrifuge
Phase principale
Phase auxiliaire
MAS monophas Condensateur