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

    Le schéma d'implantation de l'armoire de puissance vous est fourni :

          
    Nomenclature des composants :
   

    Le schéma simplifié unifilaire est le suivant :
       


    Etude des composants de la chaîne d'énergie

    L'analyse du schéma simplifié unifilaire montre que la structure fonctionnelle de la chaîne d’alimentation et de distribution de l'énergie peut se synthétiser de la façon suivante (fichier téléchargeable)
       

    Identifier sur cette structure, pour chacune des fonctions identifiées, le nom des composants réalisant la fonction (voir la nomenclature des composants plus haut)

    Energies transitant dans l'armoire de puissance

    Sur le schéma d'implantation des composants de l'armoire de puissance, tracer le cheminement des différentes énergies. Vous utiliserez une couleur par type d'énergie : continu, monophasé, triphasé tripolaire, triphasé tétrapolaire (3 phases + 1 neutre).
    Pour le triphasé tétrapolaire, vous indiquerez la valeur des tensions simples (phase-neutre) et composées (entre phases).
  Etude des moteurs asynchrones

    La lecture du document résumé du moteur asynchrone vous sera utile dans cette partie.
    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 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

    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.

    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, en mode visée laser. Le tachymètre doit être plaqué contre la protection en plexiglas, de sorte que le faisceau se réfléchisse sur la plaque en vis-à-vis et que le faisceau soit interrompu par le passage de pale.

    Cette mesure est-elle en accord avec la fréquence mesurée à l'oscilloscope ?

   

    Expérimentations aux vitesses 2 et 3

    Réitérer le protocole précédent avec les vitesses 2 et 3 du malaxeur.

    Complétez le tableau ci-dessous qui récapitule vos expérimentations :

       


   Récapitulatif  des relevés

    A partir des valeurs mesurées, vous pouvez calculer d'autres grandeurs caractéristiques du fonctionnement d'un moteur asynchrone : fréquence, courant efficace, glissement

    Complétez à cet effet le tableau ci-dessous :

       
   

Expérimentations sur la tension

    Préparation de l'instrumentation

    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.

    Mesurer sur l'oscilloscope la valeur maximale de la tension, sa période et la durée pendant laquelle elle est positive.
     Remplir le tableau suivant :

           

   Récapitulatif  des relevés

    A partir des relevés précédents, vous êtes à même de calculer la valeur du rapport cyclique de la tension, sachant que la durée pendant laquelle la tension est positive a pour expression T/2-2αT

    Remplir enfin ce tableau :
   
       

FIN DE CETTE PARTIE
     
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