Etude d’un laboratoire virtuel de simulation des machines ? courant continu 3. 4. 3 Moteur asynchrone à cage d’écureuil C’est de loin le moteur le plus utilisé. Son design est surtout prévu pour les applications ? vitesse constante. De plus, afin de réduire son courant de démarrage, son inductance de fuite est (par design) élevée. Les limites de ce moteur est : à une fréquence plus élevée que 100 Hz, les pertes fers augmentent énormément de façon à réduire le couple du moteur. Si le couple nominal est requis p ventilation forcée dol adoptée.
Les commandes à te moteurs à induction. fonctionnement, la 2 p g tre utilisées avec des vitesse du moteur est modifiée directement par la variation de tension. Ces commandes nécessitent des moteurs à glissement élevé ; ils sont par conséquent inefficaces à hautes vitesses. Ces commandes ne conviennent qu’aux applications présentant des gammes réduites de vitesse. D’autre part, l’entraînement à fréquence variable modifie la vitesse d’un moteur CA en faisant varier la fréquence d’alimentation du moteur.
La tension de sortie de l’entraînement est justée de façon proportionnelle à sa fréquence de sortie pour assurer un rapport tension/fréquence relativement constant, comme l’exige les caractéristiques du moteur CA puissances jusqu’à 15 MW. Le moteur à rotor bobiné peut aussi être commandé par variation de résistances rotoriques. On peut faire varier la vitesse du moteur à rotor bobiné en changeant la valeur de la résistance externe raccordée au circuit du rotor.
L’énergie de glissement du moteur est soit dissipée dans les résistances externes sous forme de chaleur, ou récupérée et convertie en énergie électrique ou écanique utile. Si l’énergie de glissement est convertie en énergie électrique utile, le système est appelé commande de récupération de l’énergie de glissement du rotor bobiné. Chapitre 4 MODELISATION DE LA MACHINE A COURANT CONTINU Dr. lng. Adama Fanhlril SANGARE, Ph. D in Electrical Engeneering and Automation Page 1 4. Modélisation de la machine à courant continu La machine à courant continu peut être modélisée par le biais d’équations électrique, électromécanique et mécanique. Ces trois groupes d’équations nous permettrons de mieux ppréhender la machine à courant continu dans son fonctionnement réel. Du coté électrique nous pouvons dire que la machine à courant continu se définit par un circuit d’induit et un circuit inducteur ; l’induit de la MCC peut être vu comme une résistance 22 d’établir les équations et ce qui s’en suit.
Du fait que, par des changements de connexions entre Pinduit et l’inducteur on aboutit aux autres types de MCC (par rapport ? l’excitation) et que les MCC sont réversibles, nous pourrons donc obtenir les autres modèles moyennant des modifications à partir du premier. schéma technologique d’une MCC est représenté sur la figure suivante : Fig. 4. 1 : Schéma d’un entraînement avec une MCC à excitation indépendante. Les signaux y intervenant sont les suivants Dr. lng. Adama Fanhirii SANGARE, Ph.
D in Electrical Engeneering page 2 La tension aux bornes de Finduit ua (t) (l’indice ‘a’ correspond ? Anker, c’est à dire induit en langue allemande) ; le circuit électrique de Pinduit, faisant apparaître : La résistance de l’induit magnétique), l’équation de tension induite s’écrit • Ra. ia (t) + d » -Ra ria (t)+ dt dia -Ra . ia (t)+La Equations électromécaniques La tension induite em (t ) , appelée FEM (‘force électromotrice’ dans l’optique de l’exploitation en générateur) est proportionnelle à la vitesse angulaire ! (t ) et au flux inducteur ! (t) • em (t) k est une constante dépendant de la construction de la machine. La première équation montre que em (t ) s’oppose à ua (t ) , c’est à dire que le moteur réagit en créant une FEM Dr. lng. Adama Fanhirii SANGARE, PhD in Electrical Engeneering 4 22 s. La . la em f f. $ Tem f (t ). ia (t) » Tem d! = Tem (t ) 4. 1*3 Schémas blocs » T # Tem Les transformées de Laplace obtenues nous permettent de modéliser le moteur sous forme de schéma bloc ou schéma fonctionnel. Ces schémas présentent les fonctions de transfert suivant les paramètres d’entrée et de sortie considérés.
Si on considère comme grandeur d’entrée la tension appliquée aux bornes de Pinduit et comme grandeur de sortie la vitesse du moteur , nous obtenons le schéma bloc tension — vitesse. Ce dernier nous permet de voir l’évolution de la vitesse avec la tension. s 2 mécanique de la MCC sous Simulink. Le regroupement de ces deux donne Dr. lng. Adama 7-anhifli SANGARE, Ph. D in Electncal Engeneering Page 6 Fig. 4. 6 : Réalisation de la MCC sous Simulink. Remarque : Les blocs utilisés pour la réalisation du modèle sont défini à l’Annexe 1. Le circuit magnétique (inducteur) est représenté par un circuit R- L (Rf, Lf) en série. Il est connecté entre les bornes F+ et F- du bloc de la machine ? courant continu. ! Le circuit d’induit est aussi un circuit R-L série ( Ra, La ) en série avec une source de tension contrôlée et un bloc de mesure de courant. Il est connecté entre les bornes A+ t A- de la machine. ! La partie mécanique calcule la vitesse de la machine à partir du couple appliqué au rotor. Cette vitesse et le courant d’excitation sont utilisés pour le calcul de la force contre électromotrice du circuit d’induit.
Elle est représentée par des blocs Simulink mettant en œuvre l’équation : = Te » sgn(! » Bm « Tf 6 2 ndépendante Fig. 4. 8 : Modèle Simulink de la MCC à excitation indépendante. Série Fig. 4. 9 : Modèle Simulink de la MCC à excitation série. Page 8 Parallèle Fig. 4. 10 : Modèle Simulink de la MCC à excitation série. our nos modèles, nous avons utilisé les blocs suivants : Source de tension continue de la bibliothèque Power System Blockset / Electrical Sources, Moment, pour donner les différentes valeurs du moment du couple de charge.
C’est le bloc constant de la bibliothèque Simulink / Sources, Display, de mesure des variables d’état de la machine, de la bibliothèque Simulink / Sinks, Sources) ; Un bloc Display pour la mesure des variables d’état de la machine et l’oscillographe Scope pour visualiser les processus (de la bibliothèque Simulink / SinkS) ; Un bloc Multimeter pour la mesure de tension et de courant du circuit (de la bibliothèque SimPowerSystems/Measurements) un bloc Demux à 4 sorties pour avoir accès aux 4 paramètres de la MCC (de la bibliothèque Simulink/CommonIy Used Blocks). nd Automation Page 10 Fig. 5. 1 : Modèle pour l’étude de la MCC à excitation Les circuits de rinduit et d’excitation sont visibles à partir du bloc DC Machine, à l’entrée TL duquel, on applique le couple de la charge, la sortie m est destinée pour la mesure et l’observation des variables d’état de la machine dans l’ordre uivant : la vitesse angulaire (rad/s), le courant de l’ind nt d’excitation (A), le Electrical Engeneenng and Automation Page 1 1 Fig. 5. : Fenêtre de réglage des paramètres de la machine ? Tous ces paramètres sont calculés à raide des expressions suivantes : 30 Pnom Pnom M nom UE , M nom = nom anom = ! IE, Laf- RE $ nom #nnom U anom » nom anom f (5 * 10)L P 2 ; J » 22 a2 nom Ra Ra ! nom I anom p mec (0. 5 + 2% )Pnom et T simulation des machines à courant continu Tableau 5. 2 : Relevé des caractéristiques du moteur Données Mesures Calculs ! (rad/s) le (A) 357. 9 0. 0175 2. 391 529. 87 0 2
