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Elard Julien 21/02/08 Beauvais Jean-François Arondel Olivier
TP ELECTROTECHNIQUE MOTEUR ASYNCHRONE
1 Essai à vide......................................................................................................................... 3
1.1 Mesures ...................................................................................................................... 3 1.1.1 Méthode utilisée ................................................................................................. 3 1.1.2 Résultats ............................................................................................................. 3
1.2 Calculs........................................................................................................................ 3 1.3 Courbes caractéristiques du moteur à vide................................................................. 4
2 Essai en court-circuit .......................................................................................................... 7 2.1 Mesures ...................................................................................................................... 7
2.1.1 Méthode utilisée ................................................................................................. 7 2.1.2 Résultats ............................................................................................................. 7
2.2 Calculs........................................................................................................................ 7 2.3 Courbes caractéristiques du moteur en court-circuit.................................................. 8
3 Essai en charge ................................................................................................................... 9 3.1 Mesures ...................................................................................................................... 9
3.1.1 Méthode utilisée ................................................................................................. 9 3.1.2 Résultats ............................................................................................................. 9
3.2 Calculs........................................................................................................................ 9 3.3 Courbes caractéristiques du moteur en charge......................................................... 10
4 Mesure de résistance entre phases.................................................................................... 14
Introduction Le moteur asynchrone est constitué d’un stator et d’un rotor. Le stator est alimenté par une alimentation externe (EDF ou un onduleur). Lorsqu’il est branché à l’EDF, il est soumis à la fréquence 50Hz. Si l’on veut l’utiliser à une autre fréquence, il faut utiliser un onduleur (variateur) pour choisir la fréquence. Après avoir régulé la vitesse, il est possible de choisir le couple avec des capteurs de courant, le moteur est ainsi régulé en vitesse et couple. La plaque signalétique du moteur nous indique la valeur de la tension à appliquer entre phases. Dans notre cas, il supporte 230V entre phases. Il doit alors est couplé en triangle. Dans notre cas, le moteur est alimenté par le réseau EDF, donc le champ tournant dans le
stator tourne à la vitesse mntrp
fNs /1500
2
50*60*60 === . Cette valeur est prise en compte
dans les calculs de glissement.
1 Essai à vide
1.1 Mesures
1.1.1 Méthode utilisée Pour effectuer les mesures, on utilise la méthode des 2 wattmètres, l’un branché entre la phase 1 et 3 et l’autre branché entre la phase 2 et 3. Les wattmètres nous indiquent la tension entre phases, le courant dans une phase et la puissance totale absorbée. La puissance totale absorbée est la somme des 2 puissances indiquées par les 2 wattmètres. Pour la mesure de vitesse de rotation du rotor, on utilise le tachymètre numérique ou manuel. Le tachymètre affiche directement la vitesse. Pour utiliser le tachymètre manuel, on doit viser le rotor avec le laser du tachymètre et il nous indique la vitesse.
1.1.2 Résultats U1 (V) Pabs (W) I1 (A) Nr (tr/mn)
230 136 2,9 1425210 110 2,45 1425190 91 2,1 1424170 77 1,85 1424150 68 1,6 1422130 60 1,39 1422110 52 1,19 142190 47 1 142070 42 0,86 142050 32 0,77 NC
1.2 Calculs ? r (rad/s) Courant actif Ia (A) Courant réactif Ir (A) cos(α) Glissement g
149,225651 0,341 2,880 0,118 0,050149,225651 0,302 2,431 0,123 0,050
149,1209313 0,277 2,082 0,132 0,051149,1209313 0,262 1,831 0,141 0,051148,9114918 0,262 1,578 0,164 0,052148,9114918 0,266 1,364 0,192 0,052
148,806772 0,273 1,158 0,229 0,053148,7020523 0,302 0,953 0,302 0,053148,7020523 0,346 0,787 0,403 0,053
NC 0,370 0,676 0,480 NC A vide, on peut voir que le glissement est très faible car il n’y a pas de charge. En théorie, celui-ci devrait être nul mais dans la pratique, le moteur est couplé à un MCC donc il entraîne quand même le rotor du MCC. Le glissement implique que la vitesse réelle du moteur est différente de la vitesse de synchronisme. On peut constater qu’en dépit de charge, le moteur est soumis à un faible couple et donc il arrive très vite à sa vitesse maximale.
1.3 Courbes caractéristiques du moteur à vide
Caractéristique de courant I = f(U1)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 50 100 150 200 250
Tension entre phases (V)
Cou
rant
d'u
ne p
hase
(A
)
Caractérisitique de courant actif Ia=f(U1)
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0 50 100 150 200 250
Tension entre phases (V)
Cou
rant
act
if Ia
(A
)
Rappel : Ia = )1(31
UfU
Pabs =
Caractéristique de courant réactif Ir=f(U)
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
0 50 100 150 200 250
Tension entre phases (U)
Cou
rant
réa
ctif
(A)
Rappel : Ir= ²²1 IaI − = f(U1). 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.
Caractéristique de facteur de puissance cos(phi)=f (U1)
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0 50 100 150 200 250
Tension entre phases U1
Fac
teur
de
puis
sanc
e co
s(ph
i)
Rappel : Cos φ = 113 IU
Pabs= f(U1)
Caractéristique de glissement g=f(U1)
0,000
0,010
0,020
0,030
0,040
0,050
0,060
0 50 100 150 200 250
Tension entre phases U1
Glis
sem
ent g
Rappel : g = =Ω
Ω−Ωs
rsf(U1)
Caractéristique Pabs=f(U1)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 50 100 150 200 250
Tension entre phases U1 (V)
Pui
ssan
ce a
bsor
bée
Pab
s (W
)
2 Essai en court-circuit
2.1 Mesures
2.1.1 Méthode utilisée On utilise encore la méthode des 2 wattmètres décrite en 1.1.1. Par contre, pour simuler le court-circuit, on bloque le moteur à la main. Lorsque la tension entre phases est trop faible, le rotor ne tourne pas (<60V environ). A l’instant où le rotor commence à tourner, il se peut qu’il y a ait un pic de courant élevé durant un court instant (courant d’appel). Ce pic est difficilement mesurable compte tenu de son court délai.
2.1.2 Résultats U1cc (V) Pabs (W) Icc (A)
30 82 3,0540 150 4,350 236 5,760 334 7,0370 460 8,5680 578 9,8
100 904 12,5
2.2 Calculs cos(α)
0,5170,5040,4780,4570,4430,4260,418
2.3 Courbes caractéristiques du moteur en court-cir cuit
Caractéristique de courant de court-circuit Icc=f(U cc)
0
2
4
6
8
10
12
14
0 20 40 60 80 100 120
Tension entre phases Ucc (V)
Cou
rant
de
cour
t-ci
rcui
t Icc
(A
)
Caractéristique de facteur de puissance cos(phi)=f( Ucc)
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0 20 40 60 80 100 120
Tension de court-circuit Ucc (V)
Fac
teur
de
puis
sanc
e co
s(ph
i)
Rappel : Cos φ=UccIcc
Pabs
3= f(Ucc)
Caractéristique de puissance Pcc=f(Ucc)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 20 40 60 80 100 120
Tension de court-circuit Ucc (V)
Pui
ssan
ce d
e co
urt-
circ
uit P
abs
(W)
3 Essai en charge
3.1 Mesures
3.1.1 Méthode utilisée Pour les mesures de tension entre phases, puissance absorbée et courant dans une phase, on utilise encore la méthode des 2 wattmètres. Pour la mesure de vitesse, on utilise le tachymètre numérique ou manuel.
3.1.2 Résultats Pabs (W) I1 (A) Nr (tr/mn) C (N/m)
0 2,9 1424 0200 3,06 1415 2,7400 3,5 1406 4,6600 4,01 1398 6,3800 4,64 1389 7,9
1000 5,29 1379 9,41200 5,9 1370 11,7
3.2 Calculs ? r (rad/s) Puissance Utile Pu (W) Courant actif Ia (A) Courant réactif Ir (A) cos(α) Glissement g Rendement n
149,1209313 0,000 0,000 2,900 0,000 0,051 #DIV/0!148,1784535 400,082 0,502 3,019 0,164 0,057 -2,000409122147,2359757 677,285 1,004 3,353 0,287 0,063 -1,693213721146,3982177 922,309 1,506 3,716 0,376 0,068 -1,537181285145,4557399 1149,100 2,008 4,183 0,433 0,074 -1,436375431144,4085423 1357,440 2,510 4,656 0,475 0,081 -1,357440298143,4660645 1678,553 3,012 5,073 0,511 0,087 -1,398794129
3.3 Courbes caractéristiques du moteur en charge
Caractéristique de courant I1=f(Pabs)
0
1
2
3
4
5
6
7
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Puissance consommée Pabs (W)
Cou
rant
I1 (
A)
Caractéristique de courant actif Ia=f(Pabs)
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Puissance consommée Pabs (W)
Cou
rant
Ia (
A)
Rappel : Ia=13U
Pabs
Caractéristique de courant réactif Ir=f(Pabs)
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Puissance consommée Pabs (W)
Cou
rant
Ir (
A)
Rappel : Ir= ²²1 IaI −
Caractéristique de facteur de puissance cos(phi)=f( Pabs)
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Puissance consommée Pabs (W)
Fac
teur
de
puis
sanc
e co
s(ph
i)
Rappel : Cos φ = f(Pabs)
Caractéristique de glissement g=f(Pabs)
0,000
0,010
0,020
0,030
0,040
0,050
0,060
0,070
0,080
0,090
0,100
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Puissance consommée (Pabs)
Glis
sem
ent g
Rappel : g = f(Pabs)
Caractéristique de couple Cu=f(Nr)
0
2
4
6
8
10
12
14
1360 1370 1380 1390 1400 1410 1420 1430
Vitesse de rotation du rotor Nr (tr/mn)
Cou
ple
du m
oteu
r C
u (N
/m)
Rappel : Cu=rotor
Pu
ω=
Nrotor
Pu
Π2=
Nsg
Pu
)1(2 −Π
Caractéristique de couple Cu=f(Pabs)
0
2
4
6
8
10
12
14
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Puissance consommée Pabs (W)
Cou
ple
utile
Cu
(N/m
)
Caractéristique de rendement n
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
00 200 400 600 800 1000 1200 1400
Puissance consommée Pabs (W)
Ren
dem
ent n
Rappel : η = -)(absP
Pu=
)(
..03.1
absP
NLP
4 Mesure de résistance entre phases La résistance pure des bobines mesurée est de 0.5 Ω ce qui est cohérent car ce n’est qu’un fil de cuivre. CONCLUSION : Ce moteur est très utilisé dans l’industrie car c’est un moteur qui ne nécessite pas d’entretien car il n’y a pas de frottements, soit moins d’usure. Leur entraînement est uniquement magnétique. De plus, ces moteurs sont très utilisés pour des applications nécessitant une variation du couple ou de la vitesse en les associant à des variateurs.
