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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université du 20 Aout 1955 Skikda Faculté de Technologie Département de Génie Electrique Rapport de Projet En vue de l’obtention du Diplôme de Licence Filière : Electrotechnique Spécialité : Electrotechnique THEME : Soutenue le : 10/06/2018 Encadreur : Présenté par :  Prof. Boukadoum Ahcene - Loucif Sabri - Fekrache Abderrahim - Challi Oussama - Meliani Mohamed Tamer Promotion : 2017/2018 Conception des Machines Asynchrones Remercîments et Dédicaces REMERCIMENTS Mes remerciements vont premièrement à Dieu tout puissant pour la volonté, la santé et la patience qu’il m’a donnée durant toutes ces longues années. Je tiens à remercier sincèrement toute personne m’a aidée de près ou de loin pour évaluer ce travail et plus particulièrement mon encadreur Monsieur Boukadoum Ahcene, Professeur au département d’électrotechnique de Skikda. Je tiens à remercier beaucoup ma famille et tous les membres du personnel de notre département d’électrotechnique Merci à tous Remercîments et Dédicaces DEDICASE JE DEDIE CE TRAVAIL A MES RESPECTIEUX ET MAGNIFIQUES PARENT QUI MONT SOUTENUS TOUT AU LONG DE MA VIE AINSI A MES SŒURS ET MES FRERES A TOUT MA FAMILLE A TOUS MES AMIS Oussama Rahim Tamer Sabri Résumé Résumé : Le travail effectué durant ce projet de fin de cycle concerne le principe de fonctionnement et le calcul analytique de conception et de dimensionnement de la machine asynchrone à l’aide du logiciel Matlab. Cette procédure permet de dimensionner les différentes parties de la machine électrique, comme : le stator, le rotor, la partie électrique, et magnétique. Elle est basée sur des formules empiriques et des abaques. L’examen des résultats de la procédure de dimensionnement à savoir : rendement, couple nominal, couple de démarrage, …etc. et leurs comparaisons avec celles du catalogue permet de conclure à l’aide du logiciel Matlab des valeurs proches à ceux données par le constructeur bien qu’elle soit conditionnée par des courbes et des équations empiriques. Summary: The work done during this end-of-cycle project concerns the operating principle and the analytical calculation of design and dimensioning of the asynchronous machine using the Matlab software. This procedure allows to size the different parts of the electrical machine, such as: the stator, the rotor, the electrical part, and magnetic. It is based on empirical formulas and charts. Examining the results of the design procedure, namely: efficiency, nominal torque, starting torque, etc. and their comparisons with those of the catalog makes it possible to conclude with Matlab software values close to those given by the manufacturer although it is conditioned by curves and empirical equations. اﻟﻤﻠﺨ:ﺺ ﯾﺘﻌﻠﻖ اﻟﻌﻤﻞ اﻟﺬي ﺗﻢ إﻧﺠﺎزه ﺧﻼل ﻣﺸﺮوع ﻧﮭﺎﯾﺔ اﻟﺪورة ﺑﻤﺒﺪأ اﻟﺘﺸﻐﯿﻞ واﻟﺤﺴﺎب اﻟﺘﺤﻠﯿﻠﻲ ﻟﺘﺼﻤﯿﻢ وأﺑﻌﺎد اﻵﻟﺔ ﻏﯿﺮ اﻟﻤﺘﺰاﻣﻨﺔ ﺑﺎﺳﺘﺨﺪام ﺑﺮﻧﺎﻣﺞ ﻣﺎﺗﻼب. ﯾﺴﻤﺢ ھﺬا اﻹﺟﺮاء ﺑﺤﺠﻢ اﻷﺟﺰاء اﻟﻤﺨﺘﻠﻔﺔ ﻣﻦ اﻵﻟﺔ اﻟﻜﮭﺮﺑﺎﺋﯿﺔ، ﻣﺜﻞ: اﻟﺠﺰء اﻟﺜﺎﺑﺖ واﻟﺪوار واﻟﺠﺰء اﻟﻜﮭﺮﺑﺎﺋﻲ واﻟﻤﻐﻨﺎطﯿﺴﻲ. وﯾﺴﺘﻨﺪ ﻋﻠﻰ اﻟﺼﯿﻎ اﻟﺘﺠﺮﯾﺒﯿﺔ واﻟﺮﺳﻮم اﻟﺒﯿﺎﻧﯿﺔ. ﻓﺤﺺ ﻧﺘﺎﺋﺞ إﺟﺮاءات اﻟﺘﺼﻤﯿﻢ، وھﻲ: اﻟﻜﻔﺎءة، وﻋﺰم اﻟﺪوران اﻻﺳﻤﻲ، وﻋﺰم اﻟﺪوران اﻟﻤﺒﺪﺋﻲ، وﻣﺎ إﻟﻰ ذﻟﻚ. وﻣﻘﺎرﻧﺎﺗﮭﺎ ﻣﻊ ﺗﻠﻚ اﻟﻤﻮﺟﻮدة ﻓﻲ اﻟﻜﺘﺎﻟﻮج ﺗﺠﻌﻞ ﻣﻦ اﻟﻤﻤﻜﻦ إﺑﺮ اﻣﮭﺎ ﻣﻊ ﻗﯿﻢ ﺑﺮاﻣﺞ ﻣﺎﺗﻼب. ﻗﺮﯾﺒﺔ ﻣﻦ ﺗﻠﻚ اﻟﺘﻲ ﻗﺪﻣﮭﺎ اﻟﻤﺼﻨﻊ ﻋﻠﻰ اﻟﺮﻏﻢ ﻣﻦ أﻧﮭﺎ ﻣﺸﺮوطﺔ ﺑﻤﻨﺤﻨﯿﺎت وﻣﻌﺎدﻻت ﺗﺠﺮﯾﺒﯿﺔ. Liste des symboles LISTE DES SYMBOLES Symboles Dénomination Unités a Largeur de la bague [mm] a1 Nombre de branches en parallèles - Ab Section d'encoche rotorique [mm²] Ab Section de l’encoche [mm²] AC0 Section du conducteur magnétique [mm²] Aer Section d'anneau de court-circuit [mm²] Asu Section utile de 1'encoche [mm²] B Densité de flux magnétique [T] Bcs Densité de flux dans le dos du stator [T] Bg Densité du flux dans l'entrefer [T] bs1 La largeur de dent minimale [mm] bs2 Largeur de la dent maximale [mm] btr Largeur de la dent [mm] Bts Induction dans les dents statoriques [T] bts Largeur de dent statorique [mm] Ccs et Ccr Coefficients empiriques qui définissent la longueur moyenne du chemin du flux dans le noyau - Cem Couple électromagnétique [N.m] Cosφ1n Facteur de puissance - d1 Diamètre maximum de l’encoche du rotor [mm] Darbre Diamètre maximum de l’arbre [mm] dco Diamètre de conducteur [mm] Der Diamètre interne du rotor [mm] Dis Diamètre interne du stator [mm] Dout Diamètre externe du stator [mm] Dre Diamètre externe du rotor [mm] Liste des symboles Symboles Dénomination Unités dTm Travail mécanique [J] dTe Travail électrique fourni au milieu extérieur [J] dW Travail des forces mécaniques [J] ei Force électromotrice [V] Fmcr Force magnétomotrice dans le dos du rotor [At] Fmcs Force magnétomotrice dans le dos du rotor [At] Fmg Force magnétomotrice d'entrefer [At] Fmtr Force magnétomotrice dans la dent du rotor [At] Fmtr Force magnétomotrice de la dent du rotor [At] Fmts Force magnétomotrice dans la dent du stator [At] g Epaisseur d'entrefer [mm] Gt1 Poids des dents du stator [kg] Gtr Poids des dents du rotor [kg] Gy1 Poids du dos du noyau [kg] hcr Hauteur du dos du noyau rotorique [mm] hcs Hauteur du dos statorique [mm] hins Epaisseur de la couche isolante séparant le cuivre de la paroi de l’encoche. [mm] hs Hauteur d'encoche [mm] I Intensité de courant [A] Iµ Courant magnétisant [A] I0a Courant active à vide [A] I1n Courant nominal par phase du stator [A] Ib Courant dans la barre rotorique [A] Ier Courant dans l’anneau de court-circuit [A] ILR Courant de démarrage [A] Jcos Densité de courant [A/mm²] Jer Densité de courant dans l’anneau de court-circuit [A/mm²] Liste des symboles Symboles Dénomination Unités Kc Coefficient de Carter - KD Rapport entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur - Kf Facteur de forme du champ - KFe Facteur de remplissage du paquet statorique - Kfill Coefficient de remplissage des conducteurs - Kq1 Coefficient de distribution - KR Coefficient relatif à l’effet de peau - Kst Coefficient de saturation - Kt Coefficient qui tient compte des pertes de noyau due à l'usinage mécanique - Kw1 Coefficient de bobinage - KX Coefficient relatif à l’effet de peau pour la réactance de fuite - Ky Coefficient qui tient compte de l’influence de l’usinage mécanique - Ky1 Coefficient de raccourcissement [mm] L Longueur de la machine [mm] L1 Inductance propre [H] lc Longueur d'enroulement [mm] ler Longueur d'anneau de court-circuit [mm] lend Longueur d’extrémités de connexions de l’enroulement du stator [mm] m Nombre des phases - M12 Inductance mutuelle [H] Nr Nombre d’encoche rotorique - Ns Nombre d'encoche du stator - ns Nombre de conducteurs par encoche - p1 Pair de pôles - Liste des symboles Symboles Dénomination Unités P10 Pertes spécifiques [W/kg] PAl Pertes d’aluminium du rotor [W] Pc0 Pertes cuivre du stator [W] Pfer Pertes dans le fer [W] Pmv Pertes mécaniques [W] Psup Pertes supplémentaires [W] Py1 Pertes fondamentales dans le dos du stator [W] q Nombre d’encoche par pole & par phase statorique - Rbe Résistance du segment barre/anneau de court-circuit [Ω] Rr Résistance de la cage rotorique réduit au stator [Ω] Rs Résistance de la phase statorique [Ω] S Glissement - Sgap Puissance dans l’entrefer [VA] Sn Glissement nominal - Tbk Couple maximal [N.m] TLR Couple de démarrage [N.m] Tn Couple d’arbre nominal [N.m] W1 Nombre de spires par phase - Xbe Réactance du segment barre/anneau de court-circuit [Ω] Xm Réactance de magnétisation [Ω] Xr1 Réactance de fuite du rotor [Ω] Xs1 Réactance de fuite de la phase statorique [Ω] y Pas d'enroulement - αcond Coefficient de conduction - αe Angle électrique séparant deux encoches consécutives [rad] αi Facteur de couverture idéale des pôles - β Coefficient de raccourcissement - Liste des symboles Symboles Dénomination Unités ηn Rendement nominal - λdr Perméance différentielle. - λds Perméance de la partie frontale de l’enroulement - λec Perméance différentielle. - λer Perméance du l’anneau. - λins Conductivité thermique de l’isolant [W/m°K] λr Perméance d’encoche rotorique, - λs Perméance d’encoche - τ Pas polaire - τ s, r Pas d'encoche statorique, rotorique - Liste des figures LISTE DES FIGURES Figures Désignation Pages I.1 I.2 I.3 I.4 I.5 I.6 I.7 I.8 I.9.a I.9.b I.10.a I.10.b I.11 I.12 I.13.a I.13.b I.14 I.15 I.16 I.17 Schéma de principe de machine asynchrone Moteur électromagnétique de Joseph HENRY : 1831 Moteurs de Charles G. PAGE (années 1835 à 1840) Moteur de GAIFFE (1840 environ) Moteur à pistons électromagnétiques de Gustave FROMENT Moteur de DAVIDSON ou PATTERSON (1842) Moteur élémentaire de FROMENT (1845) Moteur composé de FROMENT (1848) Symbole moteur asynchrone à cage Symbole moteur asynchrone a rotor bobiné Moteur asynchrone à cage d’écureuil Moteur asynchrone à rotor bobiné Principe de fonctionnement d’un moteur asynchrone triphasé Plaque signalétique d’un moteur asynchrone triphasé Vue extérieur des enroulements Vue intérieur des enroulements Barrette de couplage en cuivre Principe de couplage étoile Principe de couplage triangle Bilan de puissance de la machine asynchrone 04 05 06 07 07 08 08 09 11 11 12 12 15 16 17 17 17 18 19 21 II.1 II.2 II.3 II.4 II.5 II.6 II.7 II.8 Paramètres géométriques du stator Bobine à une seule spire (barre). a) imbrique b) ondule Bobine a) une seule couche. b) a deux couches Forme d'encoche statorique a) trapézoïdale. b) circulaire Encoches typiques des rotors à cage Géométrie d'encoche rotorique Section d'anneau d'extrémité. Circuit uploads/Geographie/conception-des-machines-asynchrones.pdf