Bilan de puissance d’un moteur électrique : application à la machine asynchrone et à ses différents modes de fonctionnement.
Contrôle électronique du couple des machines asynchrones triphasées à cage.
JULIENFLAMANT–julien.flamant@ens-cachan.fr
Motivation
Cette leçon illustre la séparation des puissances dans une machine électrique. Même si le sujet d’étude propose l’étude de la MAS, il est de bon ton de préciser en introduction que cette démarche peut s’appliquer pour tout dispositif de conversion d’énergie. Cette leçon nécessite un certain nombre de pré-requis, notamment le schéma équivalent en régime permanent sinusoidal de la MAS.
1 L’exemple de la machine asynchrone
(a) A partir du schéma équivalent en régime sinusoidal permanent de la MAS, on construit l’arbre des puissances à la manière de [1]. Bien expliquer la signification physique de chaque terme.
(b) Donner ensuite l’expression de la puissance mécanique Pm en fonction du glissement et de la puissance électrique.
(c) On peut ensuite définir le rendementη= PPm
abs
(d) Calculer l’expression du coupleC=f(Ω)en se basant sur les puissances définies précédemment.
Tracer la courbe, puis analyser les différents modes de fonctionnement : frein, moteur et généra- teur.
(e) On finit par montrer graphiquement comment on peut retrouver les puissances mécaniques et les pertes joules rotoriques sur la courbeC=f(Ω)
2 Contrôle électronique du couple de la MAS à cage
(a) On vient de montrer qu’à un couple donné C on imposait aussi Ω. En raisonnant dans le sens inverse, on constate donc qu’imposer la vitesse revient à fixerC, et donc la puissance mécanique.
(b) On propose alors une première stratégie de commande en U/f ou à flux constant. Expliquer l’intérêt (couple max constant quelque soit la vitesse, impossibilité du calage)
(c) Mettre en oeuvre le contrôle à l’aide du variateur industriel.
Références
[1] BAREILLE, D.,ANDDAUNIS, J. Électrotechnique : Transformateurs et Machines Tournantes. Sciences sup. Dunod, 2006.
[2] D3840. Techniques de l’ingénieur.
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