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Communication technique Régime transitoire des moteurs asynchrones 1EL2 _______

Communication technique Régime transitoire des moteurs asynchrones 1EL2 _____________________________________________________________________________________________________________________ L.P. La Chauvinière Page 1 REGIME TRANSITOIRE DES MOTEURS ASYNCHRONES I I- - M MO OT TE EU UR RS S E EN N R RE EG GI IM ME E T TR RA AN NS SI IT TO OI IR RE E : : 1 1- - C CH HA AI IN NE E C CI IN NE EM MA AT TI IQ QU UE E La chaîne cinématique détermine l’ordre des différents éléments constituant l’ensemble à mouvoir. Dans sa forme la plus simple elle est représentée sous la forme suivante : Plus généralement elle comporte un réducteur de vitesse : Dans de nombreuses applications elle peut être complétée par un variateur : 2 2- - R RE EG GI IM ME E T TR RA AN NS SI IT TO OI IR RE E Un système est dit en régime transitoire, pendant la durée de passage d’une situation stable à une autre situation stable. C’est le cas lors des démarrages, des changements de vitesse, des freinages ou des arrêts des moteurs. Un système est dit en régime permanent lorsqu’il entre dans une phase d’équilibre. Son évolution dans le temps reste stable. C’est le cas d’un moteur qui a atteint son fonctionnement nominal. Le couple de démarrage (Cd), ainsi que le courant absorbé au moment du démarrage(Id) (4In < Id < 7In.) sont deux des grandeurs qui caractérisent un moteur asynchrone et qui déterminent le temps de démarrage. 3 3- - C CO ON NT TR RA AI IN NT TE E L LI IE EE ES S A AU U D DE EM MA AR RR RA AG GE E D DE ES S M MO OT TE EU UR RS S Comme le montre le schéma ci-contre, un entraînement électromécanique est constitué: - d’un moteur électrique alimenté par un démarreur via un réseau basse tension, - d’un accouplement, - d’une machine (la charge). Source d’énergie Moteur Machine entrainée Source d’énergie Moteur Machine entrainée Réducteur de vitesse Source d’énergie Moteur Machine entrainée Réducteur de vitesse Variateur de vitesse Accélération Ralentissement Régime transitoire Régime permanent Régime transitoire Fréquence de rotation Nulle Nominale Temps Réseau de distribution Autre récepteur Démarreur Moteur Charge Accouplement A B C D figure 1 Communication technique Régime transitoire des moteurs asynchrones 1EL2 _____________________________________________________________________________________________________________________ L.P. La Chauvinière Page 2 I I. .3 3. .a a- - C Co on nt tr ra ai in nt te es s m mé éc ca an ni iq qu ue es s : : Pour pouvoir démarrer le moteur doit délivrer un couple supérieur au couple résistant opposé par la machine entraînée (Cd>Cr0). Lorsque le couple moteur est supérieur au couple résistant, le couple accélérateur (Ca=Cm-Cr) est positif, la vitesse de l'ensemble moteur-charge augmente jusqu'au point de fonctionnement. Un couple d’accélération important correspond à un démarrage de courte durée. Cependant ce couple ne doit pas être trop grand pour que l’ensemble mécanique entraîné ne subisse pas d’« à-coup » préjudiciable. I I. .3 3. .b b- - C Co on nt tr ra ai in nt te es s é él le ec ct tr ri iq qu ue es s : : Comme le montre la courbe ci-contre, la phase de démarrage d’une machine nécessite un appel de courant important à la mise sous tension. Cet appel de courant entraîne : - des chutes de tensions par rapport au régime permanent en deux endroits (voir figure 1) : - en amont du départ moteur (tronçon AB). Celle-ci est perçue par le moteur mais aussi par les récepteurs voisins. Par exemple, si un circuit d’éclairage est connecté au point D, le démarrage d’un moteur au point C peut entraîner une baisse de l’intensité lumineuse sur ce circuit d’éclairage. - Dans la ligne du moteur (tronçon BC) ; celle-ci est perçue uniquement par le moteur. Une chute de tension entraîne une perte de couple, ce qui peut entraîner un blocage du rotor (Cmoteur<Crésistant) ou un temps de démarrage trop long (Cmoteur>Crésistant mais Cacc trop faible). - des contraintes thermiques pour le moteur : Les machines sont dimensionnées pour un échauffement normal correspondant à un point de fonctionnement nominal. Lors du démarrage, il convient de s’assurer que le temps de démarrage ne soit pas trop long ( compte-tenu de la valeur du courant de démarrage) pour que l’échauffement imposé au moteur ne le détériore pas. - des contraintes thermiques pour l’installation : On doit s’assurer enfin que le rapport entre le courant de démarrage et le courant nominal n’est pas préjudiciable à l’installation car celle-ci est prévue pour fonctionner sous le courant nominal. Id In Nn Communication technique Régime transitoire des moteurs asynchrones 1EL2 _____________________________________________________________________________________________________________________ L.P. La Chauvinière Page 3 I II I- - L LE ES S D DE EM MA AR RR RA AG GE ES S D DE ES S M MO OT TE EU UR RS S E EL LE EC CT TR RO O- -M ME EC CA AN NI IQ QU UE ES S 1 1- - D DE EM MA AR RR RA AG GE E D DI IR RE EC CT T ( (D DE EU UX X S SE EN NS S D DE E R RO OT TA AT TI IO ON N) ) I II I. .1 1. .a a- - R Re ep pr ré és se en nt ta at ti io on n I II I. .1 1. .b b- - C Co ou ur rb be es s c ca ar ra ac ct té ér ri is st ti iq qu ue es s s si im mp pl li if fi ié ée e I II I. .1 1. .c c- - R Re ep pr ré és se en nt ta at ti io on n s sc ch hé ém ma at ti iq qu ue e Communication technique Régime transitoire des moteurs asynchrones 1EL2 _____________________________________________________________________________________________________________________ L.P. La Chauvinière Page 4 I II I. .1 1. .d d- - C Ca ar ra ac ct té ér ri is st ti iq qu ue es s Les avantages du démarrage direct : • Simplicité de l’appareillage de commande • Couple de démarrage important (1.5 à 2 fois le couple nominal ) • démarrage rapide (2 à 3 secondes) Les inconvénients du démarrage direct : • La pointe de courant lors de la mise sous tension est très élevée, 4 à 8 fois le courant nominal • Démarrage brusque : déconseillé si le démarrage doit être doux et progressif (tapis, transporteur, etc …) Utilisation :Démarrage réservé aux moteurs de petites puissances (P < 5kW) en raison de l’appel important de courant lors du démarrage. 2 2- - D DE EM MA AR RR RA AG GE E E ET TO OI IL LE E- -T TR RI IA AN NG GL LE E I II I. .2 2. .a a- - R Re ep pr ré és se en nt ta at ti io on n s si im mp pl li if fi ié ée e I II I. .2 2. .b b- - C Co ou ur rb be es s c ca ar ra ac ct té ér ri is st ti iq qu ue es s Le démarrage "Etoile-Triangle", permet de limiter le courant et le couple du moteur lors du démarrage à moindre frais, sans matériel spécifique. On utilise pour ce faire un moteur asynchrone 400/690V qui, pour un fonctionnement nominal, serait couplé en triangle sur le réseau 230/400V. Communication technique Régime transitoire des moteurs asynchrones 1EL2 _____________________________________________________________________________________________________________________ L.P. La Chauvinière Page 5 Si on couple le moteur en triangle : On obtient les caractéristiques ci- contre : Les enroulements sont soumis à une tension de 400V. Le moteur fonctionne sous sa tension d'alimentation nominale. Si on couple ce même moteur en étoile : On obtient les caractéristiques ci- contre : Le moteur est sous alimenté, le courant et le couple sont divisés par 3. C'est ce procédé qui permet de limiter le courant au démarrage. Il suffit donc de réaliser un démarrage automatique qui démarre en deux étapes : d’abord en étoile, puis couple celui- ci en triangle. Ce démarrage dure 3 à 7 secondes : - Première étape : couplage Etoile (Y) du moteur Les enroulements sont soumis à une tension U/√3 (tension simple) L’appel de courant au démarrage Id est divisé par 3 par rapport au démarrage direct. (Id = 1.3 à 2.6 In) Le couple étant proportionnel au carré de la tension, il est divisé par 3 par rapport au démarrage direct (0.2 à 0.5 Cn) - Deuxième étape : couplage Triangle (Δ) du moteur Quand le moteur est lancé, on passe au couplage triangle. La surintensité qui en résulte est moins importante qu’en démarrage direct et le moteur atteint sa vitesse nominale à pleine tension. On va ainsi obtenir les courbes ci- contre : Communication technique Régime transitoire des moteurs asynchrones 1EL2 _____________________________________________________________________________________________________________________ L.P. uploads/Industriel/ 04-regime-transitoire-des-machines-asynchrones-eleve-pdf.pdf