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  • 1. UNIVERSIT HASSAN 1er SETTAT Facult des Sciences et Techniques LP : Automation Industrielle Dr. Mourad ZEGRARI Chapitre LECTRONIQUE DE PUISSANCE VARIATION DE VITESSE
  • 2. lectronique de puissance et Variation de Vitesse M. ZEGRARI 2 Objectifs du cours Acqurir les notions de base sur la variation de vitesse. Caractriser les composants de llectronique de puissance. Analyser les principaux convertisseurs statiques : Redresseurs, Hacheurs, Onduleurs, Gradateurs. tudier les procds de variation de vitesse des moteurs lectriques.
  • 3. Dr. Mourad ZEGRARI 1 Chapitre LMENTS DE LA VARIATION DE VITESSE DES MACHINES LECTRIQUES
  • 4. lectronique de puissance et Variation de Vitesse M. ZEGRARI 4 Plan Intrt de la variation de vitesse. Composantes dun systme de variation de vitesse. Convertisseurs statiques de llectronique de puissance. Caractrisation des interrupteurs lectroniques. Structures de base des convertisseurs statiques. Pollution harmonique et facteur de puissance.
  • 5. lectronique de puissance et Variation de Vitesse Cycles de fonctionnement dans les units industrielles : Variation de vitesse intermittente La variation nest pas une ncessit absolue, cest une phase intermdiaire de fonctionnement (pompes, compresseurs). Variation de vitesse continue Lapplication envisage ncessite un fonctionnement vitesse variable (traction, machines-outils, enrouleurs) 5 Intrt de la variation de vitesse M. ZEGRARI Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseursVariateurs
  • 6. lectronique de puissance et Variation de Vitesse Entranement vitesse constante Couple rsistant de la pompe Tr et puissance Pm constantes. Rduction de dbit de 20% : Baisse du rendement : 6 unun P8.0PD8.0D an un n a u P P P P Optimisation de lnergie M. ZEGRARI Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseursVariateurs
  • 7. lectronique de puissance et Variation de Vitesse Entranement vitesse variable Couple rsistant de la pompe : Rduction du dbit de 20% : Puissance en mode rduit : 7 nn 8.0D8.0D 2 nrr kT 3 nrnrn kTP n 3 n 3 r P5.08.0kP Rduction de 50% Optimisation de lnergie M. ZEGRARI Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseursVariateurs
  • 8. lectronique de puissance et Variation de Vitesse 8 Entranement vitesse constante Baisse de rendement. Cot lev. Mauvaise prcision. Optimisation des protocoles M. ZEGRARI Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseursVariateurs
  • 9. lectronique de puissance et Variation de Vitesse 9 nn 8.0D8.0D 2 nrr kT Entranement vitesse variable Grande souplesse. Meilleure prcision. Optimisation des protocoles Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseursVariateurs M. ZEGRARI
  • 10. lectronique de puissance et Variation de Vitesse 10 Exemples doptimisation Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseursVariateurs M. ZEGRARI
  • 11. lectronique de puissance et Variation de Vitesse 11 Techniques de variation de vitesse Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseursVariateurs M. ZEGRARI
  • 12. lectronique de puissance et Variation de Vitesse 12 Schma synoptique dun systme dentranement lectromcanique : quation fondamentale de mouvement : dt d JTT rm Moteurs dentranement Charges mcaniques Composantes dun moto-variateur Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseursVariateurs M. ZEGRARI Variateur Moteur Rducteur ChargeSource Commande Vs Va Tm Tc m c Capteur Cosigne Rgulateur
  • 13. lectronique de puissance et Variation de Vitesse 13 volution de la vitesse en fonction du temps : tude des phases de dmarrage et de freinage. Cycle de vitesse : profil Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseursVariateurs M. ZEGRARI
  • 14. lectronique de puissance et Variation de Vitesse 14 Couple de dmarrage : Couple dacclration : ard TTT a a t60 N2 J dt d JT Cycle de vitesse : Acclration Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseursVariateurs M. ZEGRARI
  • 15. lectronique de puissance et Variation de Vitesse 15 Couple de ralentissement : Couple de freinage : r rra t60 N2 J dt d JTT f frarrt t60 N2 JTTT Cycle de vitesse : Dclration Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseursVariateurs M. ZEGRARI
  • 16. lectronique de puissance et Variation de Vitesse 16 Acclration et dclration contrles. Variation de vitesse. Rgulation de vitesse. Inversion du sens de marche. Protections intgres. tat du moteur (courant, tension, couple, vitesse, temprature) Fonctions dun variateur de vitesse Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseursVariateurs M. ZEGRARI
  • 17. lectronique de puissance et Variation de Vitesse 17 Communication et supervisions ; Alarmes et diagnostic avanc ; Cartes multi-moteur Fonctions volues Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseursVariateurs M. ZEGRARI Ethernet Control net Device net Power Flex 700S - Allen Bradley Altivar ATV58H - Tlmcanique
  • 18. lectronique de puissance et Variation de Vitesse 18 Fonctions des variateurs volus Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseursVariateurs M. ZEGRARI Systme de commutation des pompes
  • 19. lectronique de puissance et Variation de Vitesse M. ZEGRARI 19 Modifier la nature des grandeurs lectrique (CC-CA). Rgler la puissance dun systme lectrique. Assurer conjointement, en cas de besoin, la modification de la nature et le rglage de la puissance lectrique. Fonctions des convertisseurs Source de lnergie lectrique Convertisseur Statique Utilisation de lnergie lectrique Non rversible Rversible (CC ou CA) (CC ou CA) Variateurs Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseurs
  • 20. lectronique de puissance et Variation de Vitesse M. ZEGRARI 20 Classification des convertisseurs Redresseurs Gradateurs Hacheurs Onduleurs Charge CC Charge CA Source CA Source CC + - Charge CA Charge CC Chargeurs de batterie. Commande des moteurs cc. Systmes dalimentation. Gradateurs de lumire. Dmarreurs lectroniques. Variateurs de vitesse MAS. Abaisseur-lvateur (tension). Alimentation dcoupage. Commande des MCC. Alimentation sans interruption Fours industriels. Commande des MAS. Variateurs Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseurs
  • 21. lectronique de puissance et Variation de Vitesse M. ZEGRARI 21 Un convertisseur statique comporte essentiellement : Des interrupteurs lectroniques fonctionnant, de manire priodique, en rgime de commutation (tout ou rien). Des lments ractifs (inductances et/ou condensateurs) permettant le stockage intermdiaire de lnergie lectrique. Convertisseur Statique Source dentre ie Commande Structure des convertisseurs statiques is Source de sortie ve vs Variateurs Sources Sources HarmoniquesInterrupteursConvertisseurs
  • 22. lectronique de puissance et Variation de Vitesse M. ZEGRARI 22 Dispositifs semi-conducteurs Diodes. Thyristors et triacs. Transistors (BJT, MOSFET, IGBT) adapts aux dispositifs

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