CARACTERISTIQUES ET DESCRIPTIFS
IV.4 Dimensionnement du nouveau moteur asynchrone triphasé .1 Méthode de sélection du moteur asynchrone .1 Méthode de sélection du moteur asynchrone
IV.4.4 choix du moteur asynchrone (deuxième approche)
Dans cette deuxième approche, nous proposons le dimensionnement d‟un moteur asynchrone à cage d‟écureuil auquel nous associons un variateur de vitesse dans le but de faire varier la vitesse du moteur tout en gardant le couple maximal disponible, avec bien évidement, les protections nécessaires (disjoncteur et relais thermique) pour son bon fonctionnement.
IV.4.4.1 Dimensionnement du moteur à cage d’écureuil
D‟après les caractéristiques électriques des moteurs 4 pôles du fournisseur Leroy Somer, présentées à la figure ci-dessous, nous somme parti du moteur 4 pôles : le LS 225 MR (1468 𝑡𝑟/𝑚𝑖𝑛) d‟une puissance de 45Kw.
Ce moteur vérifie tous les conditions car :
𝑪𝒂𝒎𝒐𝒕 = 𝟑𝟖𝟓.𝟒𝟖 𝑵.𝒎> 0
𝒕𝒅𝒎𝒐𝒕 = 𝟎.𝟏𝟓 𝒔< 1𝒔
𝑷𝒆𝒒 =𝟒𝟒.𝟖𝟗 𝑲𝒘< 𝑷𝒏
Etant donné que les conditions de démarrage et l‟échauffement du moteur sont vérifiés, ce dernier est alors adéquat pour notre application.
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Figure 4.19 :
Catalogue de choix des moteurs à cage d’écureuil
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IV.4.4.2 Choix du variateur
Nous avions décidé de choisir pour notre application un variateur de vitesse à contrôle vectoriel de flux. Pour cela nous avions choisi parmi les différentes marques de variateur de vitesse (ANSALDO, ABB, Telemecanique, etc) qui existent, le variateur de vitesse Altivar 71 (ATV 71) car ce dernier représente la dernière génération de variateur de vitesse de la marque Telemecanique.
La gamme de variateurs de vitesse Altivar 71 couvre les puissances moteurs comprises entre 0,37 kW et 630 kW. Cette gamme permet de commander des moteurs asynchrones en Contrôle Vectoriel de Flux avec ou sans capteur. Il intègre une fonction de sécurité qui garantit l‟arrêt du moteur et qui interdit son redémarrage intempestif.
Cette fonction de sécurité “Power Removal” permet d‟installer le variateur en tant que constituant dans la chaîne de sécurité d‟un système de commande (électrique, électronique, électronique programmable) relatif à la sécurité de la machine ou du processus industriel. La réduction des harmoniques et le respect de la compatibilité électromagnétique sont pris en compte dès sa conception.
D‟après le catalogue du constructeur schneider présenté à la figure 5.22, nous choisissons le variateur de vitesse ATV 71 HD55M3X.
Le choix du variateur ATV 71 HD55M3X se justifie comme suit :
le moteur que nous avions dimensionné a une puissance de 45 𝐾𝑤. Il faut donc choisir un variateur de puissance immédiatement supérieur. C‟est pourquoi l‟ATV 71 HD55M3X convient car il a une puissance de 55 𝐾𝑤. De plus il
autorise un courant maximal permanant de 221 A et un courant transitoire maximum de 332 A pendant une période de 60 s.
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Figure 4.20 :
Catalogue de choix de l’ATV 71
Figure 4.21 :
Photo de l’ATV 71
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IV.4.4.3 Caractéristiques du courant absorbé par le variateur
Quand le variateur est alimenté en triphasé, Le pont redresseur associé au condensateur de filtrage prélève au réseau un courant non sinusoïdal, dont l‟allure est représentée par la figure 5.24. La valeur typique du taux de distorsion harmonique THD est de 40 %.
A noter que ce taux de distorsion est obtenu par adjonction d‟inductances de ligne provoquant une chute de tension comprise entre 3 et 5 %. En l‟absence de ces inductances de ligne, la distorsion de courant est supérieure : elle peut atteindre 80 % en l‟absence totale d‟inductance dans le variateur.
Figure 4.22 :
Courant absorbé et tension simple du réseau
Le courant fondamental absorbé par le variateur étant pratiquement en phase avec la tension, le courant est donc proportionnel à la puissance électrique absorbée au réseau. Aux rendements près, ce courant est donc proportionnel à la puissance mécanique fournie par le moteur.
La puissance mécanique étant égale au produit du couple par la vitesse, à vitesse réduite, la puissance mécanique est donc faible. Il en résulte que le courant absorbé au réseau par le variateur est faible quand le moteur tourne à vitesse réduite, même si celui-ci délivre un couple élevé et qu‟il absorbe un courant élevé.
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IV.4.4.4 Nécessité de protections adaptées
Les caractéristiques décrites précédemment, tant technologiques (circuits électroniques de puissance) que de fonctionnement du moteur associé à un (destruction du pont redresseur par exemple). Etant donné qu‟avec un variateur il n‟y a pas de pointe de courant à la mise sous tension, donc aucune contrainte particulière n‟est appliquée au dispositif de protection.
Calcul du calibre du disjoncteur
Il est déterminé en fonction du courant de ligne absorbé par le variateur. Celui-ci est calculé à partir :
- de la puissance mécanique nominale du moteur, - de la tension nominale d‟alimentation,
- du rendement du moteur et du variateur,
- d‟une surcharge permanente admissible de 1,1 𝑪𝒏 en couple constant et
de 1,05 𝑪𝒏 en couple variable,
- des harmoniques (le courant n‟étant pas sinusoïdal).
La valeur efficace du courant, en fonction du taux de distorsion, est obtenue par la formule :
𝑰𝒓𝒎𝒔 =𝑰𝟏 𝟏+𝑻𝑯𝑫𝟐 (5.52)
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Ainsi avec 𝑻𝑯𝑫 = 𝟒𝟎 % , 𝑰𝒓𝒎𝒔 = 𝟏.𝟎𝟖 𝑰𝟏 .
Le courant fondamental 𝑰𝟏 étant pratiquement en phase avec la tension, la valeur typique du courant absorbé par le variateur, lorsqu‟il alimente un moteur fonctionnant à son point nominal (application à couple constant), se calcule par la formule : Dans notre cas, nous avons : 𝑃𝑚𝑜𝑡 = 45 𝐾𝑤
Le courant nominal du nouveau moteur étant de 83.3A, nous choisirons alors un relais thermique de 83.3A.
Le tableau 4.12 résume les caractéristiques qui doivent figurer sur la plaque signalétique du moteur à cage d‟écureuil que nous avions dimensionné.
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Tableau 4.12 : Caractéristiques du moteur à cage d‟écureuil MOTEUR
Fournisseur LEROY-SOMER
Type LS 225 MR
Tension (V) 400 Y
Fréquence (Hz) 50
Courant nominale (A) 83.3
Puissance (KW) 45
𝐜𝐨𝐬 𝝋 0.84
Vitesse (tr/min) 1468
Figure 4.23