TP VARIATION DE VITESSE (ALIMENTATION SINUSOÏDALE)

Etude de la chaîne d'énergie du vélo à assistance électrique  - Activités des expérimentateurs
  
      
    Le moteur Brushless (BLDC) est un moteur d'apparence à courant continu. Mais il s'agit en réalité d'une moteur triphasé synchrone, qui possède donc une interface de conversion de l'énergie continue en énergie sinusoïdale

    Vous allez identifier les signaux électriques qui alimentent le motuer Brushless qui équipe le vélo à assistance électrique.

    Il sera nécessaire de lire la documentation relative au vélo dans les documents ressource.

    Un moteur Brushless peut s'étudier avec le schéma équivalent de Behn Eschenburg :
       
Dans ce schéma:
        * V est la tension sinusoïdale simple aux bornes d'un enroulement
        * I est le courant de phase dans le stator
        * E est la force contre électromotrice à vide de la machine. Cette fcém est de forme trapézoïdale ou sinusoïdale en fonction des bobinages
        * X=Lω est la réactance synchrone, R la résistance d'un enroulement


    Le module de E s'écrit en première approximation E=K.f.I où K est la constante du moteur, f la fréquence d'alimentation et I le courant d'excitation.

    Un moteur Brushless (BLDC) est donc un convertisseur constitué :
        * d'un convertisseur statique DC/AC (onduleur triphasé)
        * d'un moteur synchrone triphasé
Mesure de la constante K

   Vous allez commencer par évaluer la valeur de la constante K. Pour cela vous allez, grâce au logiciel "Velo Assisté", envoyer une consigne de tension de 2V au moteur (pensez à mettre l'interrupteur du boîtier sur la position "Simulation").

    Procédez de même pour une consigne de 1,5V et 2,5V

    Tracez les courbes de tension moteur et de vitesse moteur sur le logiciel.
    Quelles en sont les valeurs en régime stabilisé ? Pouvez-vous en déduire un ordre de grandeur de la constante K ?
Caractéristiques fréquentielles de la tension et du courant

   Affichez à présent la courbe de tension moteur seule. faites un zoom de façon à ce que la fenêtre affiche une amplitude d'environ 2 secondes.
  
    Qu'observez-vous sur la forme de la courbe ? Calculer la fréquence de ce signal

    Faites maintenant un zoom sur 2 périodes du signal.
    Qu'observez-vous à présent ? Calculer la fréquence de ce nouveau signal 

    Faites de même avec le courant moteur

     Affichez les deux courbes simultanément.
    Observez-vous un déphasage entre les signaux ? De quelle valeur ?
Mise en oeuvre d'une carte d'acquisition

   Les signaux affichés sur le logiciel ne sont pas suffisamment propres pour être exploités. Nous allons donc aller récupérer directement les signaux issus des capteurs du vélo sur une carte d'acquisition, et les afficher dans un logiciel dédié à ce genre d'acquisition : le logiciel Labview.

    Montage de l'acquisition

    Le document "Protocole EXPE_ACQ_VAE.pdf" téléchargeable reprend l'intégralité du protocole expérimental à mettre en oeuvre.

    Les signaux issus des capteurs du vélo sont des tensions de 0 à 10V. Or la carte d'cquisition que vous allez exploiter, la carte NI-USB6008, n'accepte que des tensions de 0 à 5V.
    Il va donc falloir abaisser la tension des tensions à l'aide d'un pont diviseur de tension.

    Câbler l'ensemble de la chaîne de mesure conformément au protocole.

    Appeler le professeur pour l'explication de la mise en œuvre du câblage de la platine d'essai et du boîtier d'acquisition

    Paramétrage du logiciel d'acquisition

    Téléchargez les fichiers VA3.vi et VAE3_lecture.vi.

   


    Ouvrez le fichier VA3 avec le logiciel Labview. Ce logiciel permet de créer des interfaces d'acquisition.

    L'interface créée pour l'acquisition des données du vélo comporte 6 fenêtres :
        * La première rangée concerne les signaux de tension et de courant
        * La seconde rangée concerne les spectres de fréquence des tension et courant
        * La troisième rangée permet d'afficher la vitesse de rotation

    Avant d'exploiter le logiciel, il va falloir lui indiquer quels ponts diviseurs de tension ont été créés pour chacune des mesures. En effet, le logiciel va récupérer les informations en sortie du diviseur de tension, mais a besoin de la véritable valeur en entrée du pont diviseur.



 
    Mettre en oeuvre la configuration logicielle décrite dans le protocole expérimental.

    Appeler le professeur pour valider le paramétrage de ces constantes

    Prises de mesure

    Vous allez à présent procéder à l'acquisition des signaux à la suite d'un échelon de tension exercé en simulation sur le vélo.
    Débutez l'acquisition en cliquant sur la flèche blanche dans le bandeau supérieur de menu de Labview. Le logiciel vous demande un nom de fichier pour enregistrer les données.
    Puis peu après lancez l'échelon de tension à l'aide du logiciel "Vélo assisté". Les signaux sont affichés et enregistrés.

    Analyses

    Procédez aux mêmes mesures qu'avec le logiciel "Vélo assisté", à savoir les mesures des tension moyennes et courants moyens, et des différentes fréquences des signaux.

    En particulier, vous observerez le spectre de fréquence du courant : lorsque le courant est positif certaines fréquences apparaissent clairement dans le spectre. Retrouvez-vous les fréquences identifiées plus haut ?
   
    Toujours sur le spectre de fréquence du courant, en affichant tout le spectre de 0 à 1000 Hz, Vous devez observez des pics à certaines fréquences lorsuqe le courant devient positif (à la mise en rotation du moteur).
    Quelle est la gamme de fréquence concernée ?

    En fait, cette fréquence correspond à la fréquence de découpage de l'onduleur qui créé le signal sinusoïdal à destination du moteur triphasé
       

Constante de temps de la réponse du courant

    La mise en rotation du moteur créé un appel de courant dont le régime permanent est atteint après un régime transitoire.

    Quelle est la forme de ce régime transitoire ? Calculer son temps de réponse et sa constante de temps dominante
FIN DE CETTE PARTIE
     
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