TP : Variation de vitesse

 

 

Merci à Philippe Berger et Hervé Frayssignes pour leur aide dans la mise en œuvre de ce TP


  • Définition :

7 - Réalisations technologiques :

7.3 Fonction commande de puissance

7.3.2 Circuits de puissance électrique

- Actionneurs électriques : typologie, principaux domaines d'emploi, (vitesse constante ou variable).

- Structure d'un circuit de distribution (alimentation et puissance) d'un moteur asynchrone : fonction et

schématisation des constituants, intégration des fonctions.

- Variation de vitesse.

7.4 - Fonction dialogue

- Nécessité du dialogue homme/machine : de conduite, de réglage, de maintenance.

- Moyens techniques associés.

7.5 - Fonction communication entre systèmes

- Nécessité des communications.

- Mode de transmission des données : série.


  • Objectifs :

    Un moteur asynchrone étant choisi à partir de caractéristiques techniques connues, les documentations techniques étant fournies, vous devez définir les fonctions des constituants de la ligne de distribution du moteur, analyser et caractériser les principes physiques qui concourent à cette variation de vitesse, identifier le mode de transmission des données.

  • Moyens mis en œuvre :

1 - Le banc Variaticc est constitué : 

    - d'un moteur asynchrone,

    - d'un frein à poudre,

    - d'une génératrice tachymétrique,

     - d'un banc de mesure (puissance mécanique, fréquence de rotation, couple)

     - d'un pupitre pour le contrôle du moteur,

2 - Un micro-ordinateur en liaison avec le variateur

3 - Un logiciel de pilotage du variateur,

4 - Le cours d'AII,

5 - Ressources.

Le travail que vous effectuerez fera l'objet d'un compte-rendu.

  • Présentation des menus du logiciel "ALTIVAR" : 

         

Panneau général :

Au démarrage du logiciel ATV18 <Identification du variateur>

Choisir ATV18U09M2 <OK>

Configuration du variateur (Vérifiez que la configuration correspond à celle affichée ci-dessous)

Fonction d'application (Vérifiez que la configuration de l'entrée AIC soit de 0.20 mA) :

 

1 -  Entrées / Sorties

 

2 - Sous-menu "Fonctions spécifiques " (Rien à régler)

 

Avec ce menu vous pouvez piloter directement le moteur. 

Positionner le curseur central sur <Active> puis mettre en marche avec les boutons <test>.

L'ascenseur permet de faire varier la fréquence d'alimentation du moteur entre les deux valeurs limites programmées. 

3 - Liste des paramètres

 

4 - Vumètres ()  

Permet de visualiser les paramètres de rotation

              5 - Paramètres de réglage

Ici, vous fixez vous rampes d'accélération et de décélération. Vous ferez varier la fréquence d'alimentation du moteur

  • Visualisation complète des paramètres d'affichage :

 

 

ACC Rampe d'accélération 0.2s 3.0
dEC

Rampe de décélération

1.0 s 3.0
LSP

Petite vitesse

0.0 Hz 0.0
HSP

Grande vitesse

80.0 Hz 50.0
FLG

Gain boucle fréquence

33,0 % 33,0
ItH Protection thermique moteur 1.5 A 2.1
JPF Fréquence occultée 0.0 Hz 0.0
IdC Courant d'injection 1.5 A 1.5
tdC Temps d'injection 0.5 s 0.5
Ufr Optimisation du couple 20,0 % 20,0
SP3 3ème Vitesse 50.0 Hz 5.0
SP4 4ème Vitesse 50.0 Hz 25.0
tLS

Limitation du temps de marche à petite vitesse

0.0 s 0.0
SFr Fréquence de découpage 2.5 kHz 4.0

 

 


TRAVAIL DEMANDÉ

  • Questions :

1 - Manipulations, prise en main :

   Faites tourner le moteur à 1400 tours par minute. 

   Réglez le variateur pour qu'il accélère pendant 6 secondes de 0 jusqu'à 1300 tours. Le freinage s'effectuera en roue      libre (réglez 20 secondes dans un premier temps).

  Réglez le variateur pour qu'il accélère pendant 10 secondes de 0 jusqu'à 1200 tours. Le freinage s'effectuera en 2 secondes.

2 - Établir la relation entre la fréquence de rotation du moteur et sa fréquence d'alimentation électrique.

La fréquence de rotation : n en tr.min-1

La fréquence : f en Hz

3 - Sur la plaque signalétique relevez les caractéristiques du moteur.

    Quelle est la puissance du moteur ?

4 - Étude du glissement.

    On se propose de définir le pourcentage de glissement du rotor du moteur asynchrone par rapport au champ tournant du stator. Le moteur utilisé est un moteur asynchrone tétra polaire, il comporte 4 pôles soit 2 paires de pôles, donc p = 2. En utilisant la formule :

                                                                                ns en tr.s-1

Rem :

ns : vitesse de rotation du champ magnétique qui tourne dans le moteur, appelée vitesse de synchronisme.

n : vitesse de rotation du moteur. Ce dernier est entraîné par le champ magnétique mais tourne moins vite que le champ magnétique dû aux frottements.

Calculez la fréquence de rotation théorique du moteur pour une fréquence d'alimentation de 50 Hz.

Calculez ns en tr.min-1

Si f=50 Hz, calculez ns en tr.min-1. Que peut-on conclure entre n, ns, nv ? (nv = fréquence de rotation à vide, voir question 2)

Relevez la fréquence de rotation réelle (n) du moteur pour une fréquence d'alimentation de 50 Hz. Le glissement s'obtient par la formule :

Rem :

Le glissement est une grandeur qui traduit la différence (donc : n-ns) relative (d'ou division par ns) de vitesses en rotation du champ magnétique par rapport au rotor. Cette grandeur est comprise théoriquement entre 0 et 1. Dans la pratique sous forme de pourcentage, nous avons g compris entre 0 et 10%.

Calculez le glissement à 50 Hz.  Après avoir défini la nature des efforts en jeu pour permettre la rotation du moteur, expliquez à quoi correspond le glissement ?

5 - Étude du facteur de puissance.

    Réglez le frein pour que le couple fourni par le moteur soit de 2,5 mN pour une fréquence d'alimentation de 50 Hz. Relevez, à l'aide de l'ordinateur, l'intensité efficace (I) du courant en ligne ainsi que la tension efficace (U) entre phases. 

Rem :

En physique appliquée le facteur de puissance correspond au cosj.

La tension entre phases est appelée tension composée et se note u12, u23 ou u31.

La tension entre phase et neutre est appelée tension simple et se note v1, v2 ou v3.

En valeurs efficaces : U=VxÖ 3.

6 - Étude de la puissance utile.

   Vérifiez par le calcul que la puissance utile du moteur est bien :

                                                                       T : couple (Torque en anglais)    

                                                                     W : fréquence de rotation du moteur en rad.s-1

    7 - Étude du freinage

        Le moteur est freiné par injection de courant continu. Expliquez pourquoi le moteur s'arrête. Le bruit émis est caractéristique du freinage d'un moteur par injection de courant continu. Connaissez-vous ce bruit ? Où l'avez-vous déjà entendu ?

    8 - Étude de la variation d'intensité

        Pour une fréquence d'alimentation de 42 Hz, faire varier le couple de freinage et relever la variation d'intensité, que constate-t-on ?

    9 - Transmission de données

    Quel est le type de transmission de données utilisé entre le variateur et le micro-ordinateur ?


    Remarque et conclusion :

    La vitesse du moteur n varie car on change la fréquence du réseau, donc la vitesse ns et n changent aussi. Le système permettant de faire varier la vitesse d'un moteur asynchrone s'appelle un onduleur en physique appliquée.

     

    Lien à voir :

    http://www.physique-appliquee.net/videos/champ_tournant/champ_tournant/champ_frames.htm