ESTF Maitenance Industrielle PLAN Introduction Chap1: Les moteurs asynchrones Chap2: La variation de la vitesse pour moteurs asynchrones Chap3: protection reliée au variateur de vitesse Conclusion ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones variateur de vitesse pour moteurs asynchrones

variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones DEDICACES ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

ESTF Maitenance Industrielle REMERCIEMENTS ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones variateur de vitesse pour moteurs asynchrones

variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones INTRODCUTION A coté de l’entraînement à vitesse constante, le moteur asynchrone permet aussi la réalisation d’entraînement à vitesse variable en plaçant en amant du circuit un variateur de vitesse. Alors c’est quoi un moteur asynchrone,un variateur de vitesse et quelles sont les conditions pour choisir un tel variateur pour une telle installation? ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap1:Les moteurs asynchrones Constitution Le stator: la partie fixe du moteur ayant des tôles munies d’encoches dans lesquelles prennent place les enroulements statoriques destinés à produire le champ tournant ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap1:Les moteurs asynchrones Constitution: Le rotor: l’élément mobile du moteur,de par ça technologie, , permet de distinguer deux familles de moteurs asynchrones, ceux dont le rotor est dit « à cage », et ceux dont le rotor bobiné est dit « à bagues ». ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap1:Les moteurs asynchrones Les différentes types du rotor: Rotor bobiné(ou à bagues): le rotor peut porter un Bobinage dont les bornes sont reliées à celles des bagues sur lesquelles appuient les balais constituant les bornes fixes accessibles du rotor, on peut aussi accéder au bobinage du rotor ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap1:Les moteurs asynchrones Les différentes types du rotor: Rotor a cage Le circuit du rotor est constitué de barres conductrices régulièrement réparties entre deux couronnes métalliques formant les extrémités le tout rappelant la forme d’une cage d’écureuil. Bien entendu, cette cage est insérée à l’intérieur d’un circuit magnétique analogue à celui du moteur à rotor bobiné. ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap1:Les moteurs asynchrones Les différentes types du rotor: Rotor à double cage Le rotor comporte deux cages coaxiales : Une externe à résistance relativement élevée est placée près de l’entrefer L’autre interne, de plus faible résistance, est noyée dans le fer ayant ainsi une inductance de fuites supérieure à la première. ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap1:Les moteurs asynchrones Les différentes types du rotor: Rotor à encoches profondes: lors du démarrage, la réactance, qui croît avec la profondeur, tend à imposer aux lignes de courant de se concentrer près de la périphérie et à leur assigner ainsi une section de conducteur réduite et une résistance accrue en revanche, en marche normale, cet effet disparaît et les lignes de courant, en occupant la pleine section de la barre, retrouvent d’un circuit de faible résistance ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap1:Les moteurs asynchrones Fonctionnement du moteur asynchrone Le champ tournant crée par l’enroulement statorique induit des courants dans le stator, ces courants créent à leur tour un champ. Le bobinage rotorique peut donc s’assimiler à un électro-aimant dont les pôles vont s’accrocher à ceux du champ tournant, le rotor tourne. Si la vitesse de rotor égale à celle du champ tournant,les courants rotoriques s’annulent,le champ crée par ces courants disparaît ,le couple moteur s’annule aussi,pour cette raison que ce type de moteur tourne à une vitesse inférieur au synchronisme ,d’où le nom de moteur asynchrone ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap1:Les moteurs asynchrones Champ tournant ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap1:Les moteurs asynchrones Glissement le rotor tourne à une vitesse N d’autant plus inférieure à Ns que la charge entraînée le freine donc le moteur doit produire un couple plus important d’où la nomenclature « asynchrone » le paramètre caractérisant la diminution relative à la vitesse est le glissement, il est donné par la relation suivante g = [(Ns - N) / Ns] x 100 ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap1:Les moteurs asynchrones Vitesse de synchronisme La vitesse de synchronisme des moteurs asynchrone triphasés est proportionnelle à la fréquence du courant d’alimentation et inversement proportionnelle au nombre de paires de pôles constituant le stator,soit donc: Ns = 60 f/p Avec: Ns : vitesse de synchronisme en tr/min f : fréquence en Hz p : nombre de paires de pôles ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap1:Les moteurs asynchrones Plaque signalétique Elle doit porter les informations suivantes: N° de série de constructeur Puissance utile nominale Tension entre phase du réseau d’alimentation Fréquence de relation nominale Courant de ligne nominale Facteur de puissance nominal ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap2: variation de vitesse pour moteurs asynchrones Puisque: Le réglage de la vitesse de rotation du moteur peut donc être obtenu par  : Action sur la fréquence de la tension d’alimentation statorique: convertisseurs de fréquence électromécaniques onduleurs de courant, de tension, M.L.I, contrôle vectoriel de flux, cycloconvertisseurs Action sur le glissement  action sur la tension d’alimentation statorique par un gradateur rhéostat de glissement au rotor Action sure le nombre de paire de pôles ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap2: variation de vitesse pour moteurs asynchrones Action sur le glissement: Variation de la valeur de le tension d’alimentation statorique: Principe: ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap2: variation de vitesse pour moteurs asynchrones Action sur le glissement: Variation de la valeur de le tension d’alimentation statorique: Avantages: Prévoir être utilisé à des moteurs à cages Facile à mettre en œuvre ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap2: variation de vitesse pour moteurs asynchrones Action sur le glissement: Variation de la valeur de le tension d’alimentation statorique: incoveinients: La réduction de vitesse se fait au détriment de rendement L’augmentation des pertes joule rotoriques quand on réduit la tension d’alimentation pose le problème de l’échauffement les courant pris au réseau et fournis au moteur ont un taux d’harmoniques très important .ces harmoniques perturbent le réseau et diminuent encore les performances du moteur. ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap2: variation de vitesse pour moteurs asynchrones Action sur le glissement: Variation de résistance rotorique: Mise en œuvre du procédé: ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap2: variation de vitesse pour moteurs asynchrones Action sur le glissement: Variation de résistance rotorique: Avantages: utilisable quelque soit la charge entraînée Les pertes joule dues à l’augmentation du glissement sont dissipées dans le rhéostat et non plus dans le rotor lui-même. ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap2: variation de vitesse pour moteurs asynchrones Action sur le glissement: Variation de résistance rotorique: Inconvénients: Ce n’est pas une vraie variation de vitesse, on agit que sur la chute de vitesse en charge. Diminution du rendement à cause des pertes joules ajoutes. mauvais au point de vue technique mauvais de point de vue économique ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap2: variation de vitesse pour moteurs asynchrones Action sur le glissement: Variation de résistance rotorique: Récupération de l’énergie par la cascade hyposynchrone: ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap2: variation de vitesse pour moteurs asynchrones Réglage de la vitesse par variation de la fréquence Redresseur-onduleur de tension: actuellement le plus employé pour les entraînements industriels de faible et moyenne puissances ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

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Chap2: variation de vitesse pour moteurs asynchrones Réglage de la vitesse par variation de la fréquence Redresseur-onduleur de courant: Ce convertisseur est constitué par un redresseur à thyristors commandé en courant, et d’un onduleur autonome à thyristors, qui délivre au moteur des impulsions de courant de forme rectangulaire de fréquence et d’amplitude variables ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap2: variation de vitesse pour moteurs asynchrones Réglage de la vitesse par variation de la fréquence cycloconvertisseur: utilisé pour convertir directement la fréquence du réseau industriel en une fréquence variable plus faible ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

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Chap2: variation de vitesse pour moteurs asynchrones Choix de variateur de vitesse Le choix d’un variateur de vitesse dépend des plusieurs facteurs techniques qu’on cite parmi eux: la puissance et la vitesse nominales le régime d’utilisation la plage de variation de vitesse et le domaine de fonctionnement dans le plan puissance-vitesse (1 quadrant, 2 quadrants, 4quadrants) type de machine entraînée précision de contrôle de couple et de vitesse tension du réseau d’alimentation ……… ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap2: variation de vitesse pour moteurs asynchrones Choix de variateur de vitesse cahier technique: Le variateur de vitesse doit assurer les fonctions suivantes : Varier d’une manière continue la vitesse Avoir un couple nécessaire pour effectuer les différents mouvements de la machine (levage /translation) Fonctionner dans les quatre quadrants. Avoir des performances dynamiques très élevées. Faciliter l’exploitation et la maintenance du système. Avoir une fiabilité élevée. Avoir un rapport qualité/coût meilleur. Prévoir les mesures de protection nécessaires à la sécurité de l’installation ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

Chap2: variation de vitesse pour moteurs asynchrones Choix de variateur de vitesse interet: Une réduction de coût d’investissement et d’entretien. La réduction de l’intensité au démarrage des moteurs, ce qui autorise des sections de câbles plus faible et des appareillages d’alimentation du moteur de moindre calibre. Une limitation du couple du moteur qui permet d’éviter les risques de casse du matériel. Une protection thermique du moteur. Un rendement énergétique élevé. Une simplicité de commande et d’intervention. Une modernisation de la commande des machines existantes aussi bien que la place d’un équipement très automatisé. Faciliter d’implantation. Simplicité d’utilisation. ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

chap3: protection reliée au variateur de vitesse Présentation Objectif: d’expliquer les phénomènes particuliers observés dans les installations BT lors de surcharge ou de défaut électrique dans les circuits équipés de variateurs de vitesse. Nécessite de protection adaptée: Les caractéristiques du circuit de puissance (courant, tension….) montrent la nécessité de prévoir des protections adaptées pour bien exploiter un tel appareillage. ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

chap3: protection reliée au variateur de vitesse Protection sur les surintensités: protection intégrée au variateur: Protection de surcharge moteur  par une limitation instantanée du courant efficace à 1,5 fois le courant nominal environ  par un calcul permanent du I2t, avec prise en compte de la vitesse (la plupart des moteurs étant auto-ventilés, le refroidissement est moins efficace à basse vitesse). ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

chap3: protection reliée au variateur de vitesse Protection sur les surintensités: protection intégrée au variateur: Protection contre les courts-circuits moteurs ou ligne en aval du variateur ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

chap3: protection reliée au variateur de vitesse Protection sur les surintensités: protection intégrée au variateur: autres protection intégrées au variateur les surchauffes de leurs composants électroniques pouvant entraîner leur destruction. Un capteur placé sur le dissipateur thermique provoque l’arrêt du variateur, lorsque la température dépasse un certain seuil. les creux de tension du réseau : cette protection est nécessaire pour éviter tout dysfonctionnement des circuits de contrôle et du moteur, ainsi que toute surintensité dangereuse lorsque la tension réseau reprend sa valeur normale. les surtensions à fréquence industrielle du réseau : il s’agit d’éviter les destructions éventuelles de leurs composants. la coupure d’une phase (pour les variateurs triphasés) : car l’alimentation en monophasé qui se substitue à l’alimentation en triphasé provoque une augmentation du courant absorbé. ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

chap3: protection reliée au variateur de vitesse Protection sur les surintensités: protection intégrée au variateur: action des protections intégrées Elles provoquent toutes, en cas de défaut, le verrouillage du variateur et l’arrêt du moteur en « roue libre ». La coupure de l’alimentation est alors assurée par le contacteur de ligne dont l’ouverture est commandée par un relais intégré au variateur. ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

chap3: protection reliée au variateur de vitesse Protection sur les surintensités: protections extérieures au variateur: Emplacement des dispositifs: ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

chap3: protection reliée au variateur de vitesse Protection des personnes: Les risques liés au défaut d’isolement: Le contact direct ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

chap3: protection reliée au variateur de vitesse Protection des personnes: Les risques liés au défaut d’isolement: Le contact indirect ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones conclusion ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones bibliographie Entraînement à vitesse variable (groupe Schneider) Technologie d’électrotechnique, tome 2, (collection A.CAPLIER) Cours d’électrotechnique, tome 1(Jean-Louis Dalmasso) Cours d’électrotechnique, tome 2(Jean-Louis Dalmasso) Electrotechnique à l’usage d’ingénieurs .Tome 2 machines électriques à courants alternatifs (A.Fouillé) ESTF Maintenance Industrielle variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones

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