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-Année universitaire 2019/2020- République Algérienne Démocratique et Populaire

-Année universitaire 2019/2020- République Algérienne Démocratique et Populaire Ecole Supérieure En Sciences Appliqué-D’ALGER Module : machine2 Rapport de TP : N°01 Moteur asynchronne caracteristique de fonctionnement Nom et prénom; -DOUADI Cheyma Introduction : La machine asynchrone, connue également sous le terme anglo-saxon de machine à induction, est une machine électrique à courant alternatif sans connexion entre le stator et le rotor. Comme les autres machines électriques (machine à courant continu, machine synchrone), la machine asynchrone est un convertisseur électromécanique basé sur l'électromagnétisme permettant la conversion bidirectionnelle d'énergie entre une installation électrique parcourue par un courant électrique (ici alternatif) et un dispositif mécanique. Cette machine est réversible et susceptible de se comporter, selon la source d'énergie, soit en « moteur » soit en « générateur », dans les quatre quadrants du plan couple-vitesse  en fonctionnement « moteur », dans deux quadrants du plan couple-vitesse, l'énergie électrique apportée par la source est transformée en énergie mécanique vers la charge en fonctionnement « générateur », dans les deux autres quadrants, l'énergie mécanique de la charge est transformée en énergie électrique vers la source (la machine se comporte comme un frein). Comme ce fonctionnement est sans discontinuité et ne dépend pas de la machine elle- même mais de l'ensemble source d'alimentation/machine/charge, la distinction moteur/générateur est « communément » faite par rapport à la finalité d'usage de la machine. C'est ainsi que dans le langage commun l'utilisation de « moteur asynchrone » pour désigner cette machine est fréquent. Objectif de TP :  calculer le rendement d’un moteur asynchrone.  tracer ses caracteristiques de fonctionnement.  tracer sa caraéristique mecanique. Manipulation : Sous MATLAB/SIMULINK (simpowersystems)On realise le montage suivant :  Essai du moteur à vide : On simule ; Après la simulation on relève les paramétrés somme suit : Le facteur de puissance cosϕ=0.02 Le courant I=19.9A. L a puissance active P=86.61w. La puissance réactive Q=4014 vaR La vitesse de rotation Ω=1500tr/min Le rendement η=0. Le rendement du moteur est évidemment nul à vide, aucune puissance n'est fournie, puis maximal à la puissance nominale. Au delà de cette valeur le η s'écroule notamment à cause des pertes Joule. Dans les Conseils+ on aborde les pertes fer On visualise et on prend les valeurs : Le courant : Pour v=47v et imaw nominal =19.3A  Essai du moteur à rotor calé : On alimente le moteur à tension réduite de tel sorte que le courant absorbé dans cette essai soit égal au courant nominal avec une vitesse de rotation nulle Après la simulation on prent les valeurs de : Pa= 838.1 Q=1105var Cosϕ=0.6 η=0  Essai du moteur en charge : en faisant varier le couple résistant de la charge pour des différent valeurs du couple utile nominal en remplie le tableau suivant : η=Pu/Pa Cm=49.736 N.m Vm=327v Cm(N.m) Ia Cos(ϕ ) N(tr/min) Pa(w) PU(w)*104 η(%)*100 Ce(N.m) 10% 5.8 0.2 1494 870.5 0.4329 4.973 5.052 20% 5.94 0.38 1488 1661 1.65 9.93 10.03 30% 6.36 0.523 1482 2457 3.66 16.23 15 40% 7.21 0.63 1476 3261 6.48 19.87 19.97 50% 9.89 0.7 1470 4071 10.1 24.809 24.95 60% 9.9 0.76 1464 4880 14.5 29.71 29.92 70% 10.25 0.8 1458 5712 1.9.8 34.66 34.99 80% 11.31 0.83 1451 6544 26. 39.73 39.87 90% 11.312 0.858 1445 7384 33 44.69 44.84 100% 13.43 0.875 1438 8231 40.9 49.738 49.81 110% 14.77 0.88 1431 9087 49.7 54.693 54.78 120% 15.55 0.89 1424 9952 59.4 59.68 59.76 Trace les caractéristiques de fonctionnement : Ia=f(Pu) Remarque : On voit que plus le couple augmente plus le courant absorbé augmente aussi Commentaire : Ce=f(pu) On voit que plus a puissance augmente plus le couple augmente aussi Plus Pu augmente plus le cos(Q) augmente aussi. Le facteur de puissance d'un moteur baisse considérablement pour les charges inférieures à 75 % de sa couple. Un moteur sous faible couple (faible charge) va généralement avoir un facteur de puissance médiocre, se traduisant par une consommation plus élevée en kVAr que celle d'un moteur mieux adapté à la charge. Plus Pu augmente plus le rendement augmente aussi. À partir de graphe on peut dire que le rendement s’augmente fortement et le fonctionnement du moteur est optimal. Il est important de noter qu'un moteur demande la puissance qui lui est imposée par la charge. 4) Le rendement est donc faible sur toute la plage de régime pour les charges faibles et partielles (jusqu'à 30% de charge). Le rendement s'améliore avec l'augmentation de la charge. 5) le rendement et maximum dans les couples à 120% de Cun  Etude la caractéristique mécanique Ce=f(N) En alimente le moteur avec sa tension nominale, et en faisant varier la vitesse de rotation de différents pourcentages de la vitesse synchronisme et on relève le couple électromagnétique, on consigne les résultats dans le tableau ci- dessus : NNNHHHGGGGGNS(tr/min) Ce(N.m) 10% 134.4 20% 143.4 30% 152.9 40% 162.7 50% 171.5 60% 177.4 70% 175.5 80% 156.5 90% 104.2 100% 0.66 110% -147.6 120% -284.8 130% -356 140% -364.4 150% -340.8 160% -307.6 170% -274.6 180% -245.3 190% -220.1 200% -198.8 6) trace la caractéristique mécanique Ce=f(N) et Ce=f(g) La valeur approximative du couple maximum est : 177.4 N.m correspondante a 60% de Ns Commentaire : On constate que le couple est nul à la vitesse de synchronisme Ωs. En effet, si le rotor tourne au synchronisme Ωs, le rotor ne "verrait" plus de champ tournant autour de lui. Lorsqu’on freine le moteur (la vitesse de rotation baisse) : le couple augmente, passe par un maximum, puis redécroît. Pour une vitesse de rotation nulle (moteur immobilisé ou au démarrage), le couple existe et correspond au couple au démarrage. Lorsque la vitesse de rotation dépasse la vitesse de synchronisme, le couple devient résistant. Le moteur asynchrone se comporte en génératrice asynchrone lorsqu'il est entraîné plus vite que sa vitesse "naturelle". La courbe de couple présente une symétrie centrale par rapport au synchronisme Ωs. Zone utile de fonctionnement En pratique, le moteur asynchrone ne doit fonctionner que sur zone de la caractéristique : c'est la zone utile de fonctionnement. I. Conclusion :  Pour créer leurs champs électromagnétiques, la plupart des moteurs c.a. doivent absorber une puissance réactive du réseau électrique. La puissance réactive, qui se mesure en kVAr, ne produit aucun travail mécanique.  La puissance mécanique utile est produite par la puissance active fournie par le réseau d'alimentation et se mesure en kilowatts (kW).  Le réseau de distribution fournit à la fois la puissance réelle (ou puissance active) et la puissance réactive pour faire tourner le moteur. La somme vectorielle de la puissance active et de la puissance réactive se nomme puissance apparente et s'exprime en kVA.  La composante réactive demeure sensiblement constante, quelle que soit la charge du moteur (faible ou forte). De ce fait, les moteurs à faible charge ont un facteur de puissance plus faible qu'un moteur à pleine charge. Une installation qui présente un facteur de puissance très faible et non corrigé est révélatrice d'un nombre sensiblement élevé de moteurs ayant une charge insuffisante.  Pour qu'un moteur puisse entraîner une charge de façon appropriée, il faut qu'il produise un couple suffisant pour accélérer cette charge depuis l'arrêt jusqu'à la vitesse de fonctionnement, et qu'il fournisse une puissance répondant à toutes les demandes éventuelles sans dépasser ses limites théoriques.  Le courant actif sert à fournir de la puissance active dans le moteur et donc à le faire tourner. Par contre, le courant réactif sert au bobinage du moteur.  Les rendements donnés compte de toutes ces pertes. Le rendement d’un moteur électrique est fortement influencé par sa puissance nominale. Cela signifie que le rendement atteignable augmente avec la puissance nominale du moteur. Dans la pratique le rendement d’un moteur asynchrone se situe entre 58 % et 96 % en fonction de la taille du moteur.  la vitesse de moteurs est réglée par un simple réglage de la tension d’alimentation, système de réglage présentant des pertes importantes. Pour tous les moteurs, le rendement chute assez fort lorsqu’ils travaillent à charge partielle. Il faut donc se méfier des rendements maximums indiqués sans les rendements à charge partielle pour plusieurs points de fonctionnement différents.  Le moteur à induction ne tire pas seulement du réseau, de la puissance active qu’il transforme en travail mécanique, mais aussi de la puissance réactive nécessaire à l’excitation, mais avec laquelle il ne fournit pas réellement du travail. Il en résulte un cos φ inférieur à 1. Suivant la taille du moteur et le nombre de pôles, la valeur de cos j se trouve entre 0,6 (pour petits moteurs et nombre de pôles élevés) et 0,9 (pour grands moteurs et petit nombre de pôles). uploads/Industriel/ tp1-machine.pdf