La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 1 La variation de vitesse : les moto-variateurs Stage du 6 juin 2003 à Aix en Provence : Rénovation.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 1 La variation de vitesse : les moto-variateurs Stage du 6 juin 2003 à Aix en Provence : Rénovation."— Transcription de la présentation:

1 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 1 La variation de vitesse : les moto-variateurs Stage du 6 juin 2003 à Aix en Provence : Rénovation du BTS I.R.I.S

2 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 2 Plan Introduction Principes physiques mis en œuvre dans les machines tournantes Paramètres des machines tournantes Convertisseurs associés Conclusion

3 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 3 Industriellement : 2 types de moto-variateurs. Moto-variateur mécanique ou hydraulique dont la structure est : exemple de variateur : système de poulies–courroies ou système dengrenages Moto-variateur électronique dont la structure est: Moteur Variateurcharge Moteur Variateur charge On ne sintéressera quà ce type de moto-variateur.

4 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 4 Historiquement : le moteur à courant continu a été le premier à être utilisé pour la variation de vitesse Réglage à laide de rhéostats Utilisation du groupe Ward-Léonard MG M Charge ~ Ce groupe respecte la structure des moto-variateurs actuels : lensemble moteur à courant alternatif – génératrice étant désormais remplacé par un convertisseur statique.

5 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 5 Actuellement : tous les types de moteurs peuvent être utilisés. Moteurs à courant continu (ex : TGV Sud Est) Moteurs synchrones (ex : TGV Atlantique) Moteurs asynchrones (ex : Eurostar)

6 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 6 Principes physiques Loi de Faraday Loi de Laplace Couple électromagnétique ; moment magnétique Production dun champ magnétique tournant

7 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 7 Convertisseurs dénergie électromécanique réversibles Ils comportent tous une partie fixe, le stator et une partie tournante, le rotor séparées par lentrefer. Lune delles produit un champ magnétique dans lentrefer : cest linducteur. Lautre est le siège de forces électromotrices induites : cest linduit. Cest linteraction des champs magnétiques du stator et du rotor qui produit le couple électromagnétique MOTEUR GENERATRICE Puissance électrique Puissance mécanique Puissance perdue : les pertes

8 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 8 Paramètres Linertie : moment dinertie noté J (kg.m 2 ) Le couple : moment du couple T (N.m) La puissance fournie (utile) : mécanique Pu = T La puissance absorbée : électrique Pa = UI ( fonction du réseau utilisé) Réglage de la vitesse : action sur la tension dalimentation (moteurs à courant continu ou asynchrones sur certains types de charges) action sur la fréquence – et la tension - (moteurs à courants alternatifs)

9 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 9 Caractéristiques mécaniques des charges entraînées

10 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 10 Régime permanent La vitesse de rotation est constante Les caractéristiques mécaniques de la charge et de la machine ont un point dintersection Le moment du couple fourni par le moteur est identique au moment du couple résistant Tu = Tr

11 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 11 Régimes transitoires Le démarrage (laccélération) et le freinage Létude des régimes transitoires impose la connaissance du moment dinertie, J, de lensemble moteur – charge Dimensionnement : le moteur et son alimentation doivent répondre non seulement au régime permanent mais aussi aux régimes transitoires (ex : cycle de fonctionnement comportant des arrêts et démarrages fréquents)

12 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 12 Les quadrants de fonctionnement couple vitesse 1er quadrant2eme quadrant 3eme quadrant4eme quadrant vitesse couple

13 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 13 Les composants électroniques utilisés La diode Le thyristor Le transistor (bipolaire ou à effet de champ) LIGBT (insulated gate bipolar transistor) Le GTO (gate turn off thyristor)

14 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 14 Les différents types de conversion La conversion alternatif-continu (les redresseurs) La conversion continu-continu (les hacheurs) La conversion continu-alternatif (les onduleurs)

15 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 15 2 types de convertisseurs : Les convertisseurs directs : une seule transformation des grandeurs électriques est nécessaire. Exemples avec une source alternative : redresseurs commandés cycloconvertisseurs gradateurs avec une source continue : hacheurs onduleurs Les convertisseurs indirects : ils utilisent un étage intermédiaire. Exemple : les convertisseurs de fréquence redresseur filtrage onduleur

16 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 16 Choix dun moto-variateur Moteur – charge « Moteur + charge » – variateur À lalimentation (perturbations de la source vers le variateur et vice versa) À lenvironnement Il faut vérifier ladaptation : + Tenir compte des critères économiques

17 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 17 Pas de solution universelle REMARQUE : Lun des objectifs des électrotechniciens a été dobtenir avec des moteurs à courants alternatifs un fonctionnement aussi souple que celui du moteur à courant continu à excitation séparée sans les inconvénients (collecteur) et avec des caractéristiques dynamiques supérieures. On peut ainsi citer : - le pilotage vectoriel du moteur asynchrone - le moteur autosynchrone dont la version très utilisée en robotique et productique est aussi appelée moteur DC Brushless (à courant continu sans balais )

18 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 18 Bibliographie : « la vitesse variable » EDF/Techno- Nathan/Gimelec Catalogue Télémécanique 1990 : « commande de puissance électronique des moteurs » Document sur la variation de vitesse des moteurs à courants alternatifs par Philippe Ladoux – voir le site internet de Toulouse.

19 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 19 vd id Diode et thyristor idéaux i G Pour i G >i GT même comportement que la diode

20 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 20 Les diodes idéales sont passantes dès que la tension « anode cathode » est positive, les thyristors doivent en plus recevoir un signal de gâchette. Cela permet donc de retarder la conduction des thyristors par rapport aux diodes.

21 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 21 Ces composants sont utilisés en commutation : Signal de commande suffisant (ex : courant de base dans le cas dun transistor bibolaire) le composant se comporte comme un interrupteur fermé (ex : transistor saturé) Absence de signal de commande le composant se comporte comme un interrupteur ouvert (ex : transistor bloqué)

22 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 22 Interrupteurs électronique unidirectionnels Ils sont réalisés le plus souvent à laide de transistors mais aussi dans le cas de fortes puissances à laide de thyristors (2 au minimum par interrupteur : celui dallumage et celui dextinction) ou de GTO Dans tous les cas le symbole utilisé sera :

23 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 23 On utilise le plus souvent des groupements de diodes ou de thyristors de ce type : Un seul des composants est passant à un instant donné. Il est alors considéré comme un interrupteur fermé, les autres étant ouverts

24 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 24 Structure de base dun redresseur La valeur moyenne de la tension redressé nest réglable que si lon utilise des thyristors (par lintermédiaire de langle de retard à lamorçage) Lorsque des diodes et des thyristors sont utilisés, on parle de pont mixte. Lors de lutilisation dun pont tout thyristors, la tension redressée peut être en partie négative. Seul ce montage permet lutilisation de la machine sur deux quadrants Pour un fonctionnement dans les 4 quadrants de la machine, il faut utiliser 2 ponts tout thyristors montés tête-bêche M Réseau alternatif Tension redressée I courant unidirectionnel

25 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 25 On commande périodiquement un interrupteur : la tension continue (Ug) est découpée, et on obtient une tension (v) en créneaux de valeur moyenne positive réglable On définit le rapport cyclique du hacheur comme étant le rapport de la durée de fermeture de linterrupteur sur sa période de fonctionnement Ug v

26 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 26 Hacheur série Il est utilisé par exemple comme variateur de vitesse dun moteur à courant continu. Il ne permet le fonctionnement de la machine que dans le 1er quadrant

27 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 27 Hacheur quatre quadrants On utilise une structure en pont : Les interrupteurs ne sont pas nécessairement des transistors bipolaires comme sur le schéma Lensemble interrupteur diode est appelé montage antiparallèle Lalimentation continue doit être réversible Ug v M

28 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 28 A partir dune tension continue ( U), par découpage, on présente à la charge une tension (v) en créneaux alternative Principe : onduleur à 2 interrupteurs : Les interrupteurs sont toujours dans des états contraires U U v

29 6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 29 Onduleur de tension monophasé En monophasé, la structure la plus pratique est celle du pont en H (identique à celle du hacheur 4 quadrants seule la stratégie de commande des interrupteurs change) Ug v M ~


Télécharger ppt "6 juin 2003 A.Monge Stage TS-IRIS Académie Aix-Marseille 1 La variation de vitesse : les moto-variateurs Stage du 6 juin 2003 à Aix en Provence : Rénovation."

Présentations similaires


Annonces Google