TP VARIATION DE VITESSE (ALIMENTATION SINUSOÏDALE)
Etude
de la chaîne d'énergie du malaxeur -
Activités des expérimentateurs
Le moteur asynchrone est un moteur dont l'alimentation est triphasée.
Il est donc nécessaire d'alimenter ce moteur avec une tension caractérisée
par une fréquence et une tension efficace bien particulières. Or
l'onduleur est alimenté en tension monophasée.
Vous allez dans ce TP étudier la conversion statique de l'onduleur, et
voir de quelle façon il va être capable de convertir une tension
monophasée de fréquence fixe en une tension triphasée de fréquence
variable.
Avant tout, vous allez manipuler une armoire sous tension, et il est
indispensable de :
* bien comprendre l'architecture de cette armoire, et de localiser les
éléments de sécurité,
* effectuer tous les câblages HORS ENERGIE,
* appeler le professeur avant toute remise en énergie.
Le document "Notice Malaxeur" est disponible dans les
documents ressource. Il contient des informations importantes sur le
système et sur les manipulations que vous allez être amené à faire
L'objectif de cette partie est :
* de vous faire étudier le schéma de l'armoire électrique
* de vous faire étudier les signaux de courant et de tension en
différents points stratégiques représentatifs de la commande des moteurs
Identification des éléments de la chaîne d'alimentation
Etude des
composants de la chaîne d'énergie
Question
1
L'analyse du schéma simplifié unifilaire du document ressource
montre que la structure fonctionnelle de la chaîne
d’alimentation et de distribution de l'énergie peut se
synthétiser de la façon suivante :
Identifier sur cette structure, pour chacune des
fonctions identifiées, le nom des composants réalisant la fonction (voir
la nomenclature des composants plus haut)
Énergies transitant dans l'armoire de puissance
Question
2
Sur
le schéma
d'implantation des composants de l'armoire de puissance, tracer
le cheminement des différentes énergies.
On retiendra une couleur par type d'énergie : continu, monophasé,
triphasé tripolaire, triphasé tétrapolaire (3 phases + 1 neutre).
Pour le triphasé tétrapolaire, indiquer la valeur
des tensions simples (phase-neutre) et composées (entre phases).
Etude des moteurs asynchrones
Question
3
Les
deux moteurs sont identiques, mais câblés de façon
différentes (voir le schéma unifilaire). Leur plaque
signalétique est reproduite ci-dessous :
En justifiant, déduire des valeurs
de cette plaque :
* la nature du couplage (étoile ou triangle)
pour chacun des deux moteurs (Faire un schéma de
câblage),
* le nombre de pôles des moteurs,
* la nature du signal en sortie du variateur
(monophasé ou triphasé).
Déterminer la valeur de la
puissance utile, puis calculer la
puissance absorbée (à l'aide des valeurs de U, I et du
facteur de puissance)
Expérimentations
sur le courant
L'objectif de cette partie est d'analyser le
comportement de la chaîne d'énergie lorsque la vitesse 1
du malaxeur est sélectionnée, et de vérifier que cette
vitesse est de l'ordre de 80 tr/mn.
En régime nominal, le moteur couplé en triangle
consomme un courant efficace de 0,69 A. On souhaite
visualiser l'allure du courant en sortie de variateur. A
cet effet, une boucle de fil électrique est connectée à la
sortie U de ce variateur.
Préparation de l'instrumentation
Question
3
Mettre
le système hors énergie.
Sur le canal 4 de l'oscilloscope, connecter
la pince ampèremétrique, qui mesurera le courant issu de
la sortie U du variateur.
En se rappelant que le moteur dispose de 2 paires de
pôles, estimer la fréquence du courant
si le malaxeur est censé tourner à 80 tr/mn. En
déduire la période du signal, et régler
la sensibilité horizontale de l'oscilloscope en
conséquence, de façon à visualiser environ 4 périodes
sur l'étendue des 10 carreaux de l'oscilloscope.
La
pince ampèremétrique sera réglée sur
le gain de 100 mV/A.
Sachant que le courant nominal efficace est égal
à 0,69 A, régler la sensibilité verticale de
l'oscilloscope de façon à visualiser l'amplitude du
signal s'affiche sur au moins 2 carreaux.
APPELER LE PROFESSEUR POUR
VALIDER VOTRE MONTAGE ET VOS REGLAGES
Expérimentation à la vitesse 1
Mettre
le système en énergie.
Question
4
Mettre
en œuvre le malaxeur à la vitesse 1, et visualiser
les signaux sur l'oscilloscope.
Ces signaux sont-ils conformes à ce que vous
attendiez ?
Mesurer la vitesse de rotation du
malaxeur à l'aide du tachymètre dont l'embout est à
placer sur l'arbre arrière du moteur.
Cette mesure est-elle en accord avec la fréquence
mesurée à l'oscilloscope ?
Expérimentations aux vitesses 2 et 3
Question
5
Réitérer
le protocole précédent avec les vitesses 2 et 3 du malaxeur.
Complétez le tableau
ci-dessous qui récapitule vos expérimentations :
Récapitulatif des relevés
Question
6
A partir des valeurs mesurées, calculer
d'autres grandeurs caractéristiques du fonctionnement d'un
moteur asynchrone : fréquence, courant efficace, glissement.
Compléter à cet effet le tableau
ci-dessous :
Expérimentations
sur la tension
Préparation de l'instrumentation
Question
7
Mettre
le système hors énergie
Connecter sur le canal 4 de
l'oscilloscope des câbles permettant la mesure de la
tension composée entre les phases U et V (sur la façade
latérale du malaxeur).
Sachant que la tension efficace en sortie de
l'onduleur est égale à environ 230V, régler la
sensibilité verticale de façon à visualiser
le signal de tension sur environ 2 carreaux.
APPELER
LE PROFESSEUR POUR VALIDER VOTRE
MONTAGE ET VOS REGLAGES
Expérimentation
Mettre le système en énergie.
Question
8
Mesurer
sur l'oscilloscope la valeur maximale de la tension,
sa période et la durée pendant laquelle elle est positive.
Remplir le tableau
suivant :
FIN DE CETTE PARTIE
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