TP Commande Des Machines [PDF]

Zitiervorschau

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

Université Mohamed Chérif Messaâdia de Souk-Ahras

Faculté : des Sciences et de la Technologie Département : de Génie mécanique Spécialité : Électromécanique

TP N° 1 : Commande du moteur à courant continu Simulation des MCC dans MATLAB TP N° 2 : Commande escalère (en v/f) de la machine asynchrone dans MATLAB

Réalise par :  Bekirat Imen  Bouchareb Ouarda  Bechiche Zinne Eddine

Année universitaire 2020/2021

TP1 : COMMANDE DU MOTEUR à COURANT CONTINU SIMULATION DES MCC DANS MATLAB

Partie théorique

I. Introduction Le Moteur à Courant Continu (MCC) est une machine tournante qui exploite le fait qu’un conducteur placé perpendiculairement à un champ magnétique et parcouru par un courant se déplace en fauchant le champ magnétique : il est donc capable de produire un effort mécanique. La constitution d’un moteur électrique est identique à celle d’une dynamo, ce qui signifie que la même machine peut fonctionner soit comme un moteur, pour produire une force, soit comme un générateur de courant, comme dans la dynamo, le champ magnétique est produit par les pôles inducteurs de l’inducteur. On fait circuler un courant dans les conducteurs de l’induit ; ceux-ci, étant perpendiculaire au champ, sont soumis à une force magnétique. Le bobinage est réalisé de telle sorte que les forces de chacun des conducteurs s’additionnent. La force totale du moteur est la somme des forces qui s’exercent sur les conducteurs : on l’appelle couple du moteur. Dans cette partie nous présenterons la modélisation du moteur à courant continu ainsi que celle des hacheurs en pont. Une étude de l’association hacheur –MCC sera développée par simulation.

II. But de TP Il s’agit, dans ce TP, de faire la modélisation et la simulation de systèmes électromécaniques comme les machines à courant. Pour ce faire, nous utiliserons le logiciel MATLAB auquel est intégré l'outil SIMULINK qui est une plate-forme de simulation multidomaine et de modélisation de systèmes dynamiques. Il fournit un environnement graphique et un ensemble de bibliothèques contenant des blocs de modélisation qui permettent le design précis, la simulation, l’implémentation et le contrôle de systèmes de communications et de traitement du signal. La finalité de la manipulation sera ainsi d’étudier le fonctionnement des différents types de machines à courant continu (shunt, séparée) en simulant puis en interprétant leurs courbes de fonctionnement.

III. Principe Dans le cadre de la modélisation, la machine à courant à continu prend la forme d’un masque représenté par le bloc simplifié qui suit : Les circuits de l’induit et d’excitation (inducteur) sont visibles partir du bloc DC Machine (A et F). A l’entrée TL, 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 suivant : la vitesse angulaire, le courant dans l’induit, le couple électromagnétique. Pour configurer la machine 1

en machine shunt ou séparée, il suffira de changer les schémas de connexions entre l’induite l’inducteur.

IV. Matériel Utilisé  Une machine à courant continu  Deux sources de tension continue  Un bloc Moment pour fournir le couple de charge  Un bloc oscillographe Scope pour visualiser les processus  Un bloc Voltage Measurements pour la mesure de tension du circuit  Un bloc Demux à 4 sorties pour avoir accès aux 4 paramètres de la MCC

V. Les différents types d’excitation Excitation séparée Excitation shunt Excitation série Excitation compound

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Partie pratique

1. Simulation d’une machine à courant continu à excitation séparée Réalise le modèle

Les paramètres  Les paramètres de l’enroulement de l’induit : 𝑅𝑎= 2,52 Ω,𝐿𝑎 =0,048 H  Les paramètres de l’enroulement d’excitation 𝑅𝑓= 92 Ω, 𝐿𝑓= 5,257 H, 𝐿𝑎𝑓= 0,257 H  La somme des moments d’inertie de la machine et de la charge : J = 0,017Kg.𝑚2  Le coefficient de frottement visqueux 𝐵𝑚= 0,0000142 N.m.s ;  Le coefficient de frottement à sec : 𝑇𝑓= 0,005968 N.m  On effectue enfin les derniers réglages sur le schéma ci-dessus en réduisant le temps de simulation de 10 à 0.5 seconde, en alimentant l'inducteur sous 220 V, l’induit sous 240V, et en réglant le couple résistant constant sur 10Nm.

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Les courbe de simulation 

Vitesse de rotation :





 

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Commentaire de courbe La vitesse part de zéro pour se stabiliser autour de 300 tr/min, qui est la vitesse en régime établi.la courbe a une forme exponentielle, ce qui correspond à la présence de phénomènes transitoires dans les enroulements de la machine. 

Couple moteur :







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Commentaire de courbe Le moteur démarre avec un couple de démarrage important de l’ordre de 65 N.m, puis le couple passe du régime transitoire au régime établi pour se stabiliser autour de 10 N.m, qui correspond au couple résistant imposé par la charge (TL).





Couple moteur et couple résistant :





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Commentaire de courbe Le couple résistant reste constant et fixé à 10 N.m ;le couple moteur passe du régime transitoire au régime établi pour se stabiliser autour de 10 N.m les deux courbes se confondent autour de l’instant 0.5 second, et leur intersection définit le point de fonctionnement de la machine. Courbe de courant :

Conclusion Ce TP nous a permis d’utiliser un laboratoire virtuel de simulation des machines a courant continus à fin s’intéresser à leur étude. Nous en concluons que le modelé réalisé est assez fiable et précis. Le logiciel MATLAB SIMULINK, est un bon moyen d’étude du fonctionnement des machines a courant continus dans les conditions de fonctionnement volues.il nous permet d’observer de manière réaliste des phénomènes électriques et physiques (couple, vitesse, courant)

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TP2 : COMMANDE Escalère (EN V/F) DE LA MACHINE ASYNCHRONE DANS MATLAB

Partie théorique

I. Introduction Une machine asynchrone est une machine à courant alternatif dont la vitesse du rotor et la vitesse du champ magnétique tournant ne sont pas égales. Le rotor est toujours en retard par rapport à la vitesse du champ statorique. Actuellement, la machine asynchrone associée à des convertisseurs statiques, est la plus utilisée dans les applications industrielles à vitesse variable, ou de hautes performances en couple sont requises. Cette omniprésence est due essentiellement à l’évolution technologique considérable, notamment en matière des composants de l’électronique de puissances permettant d’avoir des convertisseurs statiques, à commutation rapide et de puissance élevée, qui assurent une maniabilité accrue de l’alimentation des machines en ondes réglables en amplitude et en fréquence. En parallèle, l’apparition des processeurs numériques de signaux (DSP), de plus en plus performants, a rendu possible l’implantation, à moindres couts, des lois de commande sophistiquées. Il existe plusieurs techniques de commande de la machine asynchrone à savoir : la commande scalaire, la commande vectorielle, la commande directe du couple…etc.

II. Généralité sur la commande scalaire La commande scalaire est, la plus ancienne et la plus simple des lois de commande d’une machine asynchrone. Elle est utilisée essentiellement pour des applications ne nécessitant que des performances statiques ou dynamiques moyennes. De nos jours, grâce aux avancées de l’électronique de puissance, de nombreux variateurs utilisent ce mode de commande. On en retrouve essentiellement pour des applications industrielles de pompage, climatisation, ventilation.

III. Principe Son principe est de maintenir V/f=Constant ce qui signifie garder le flux constant. Le contrôle du couple se fait par l'action sur le glissement. Quand la tension atteint sa valeur maximale, on commence alors à décroître ce rapport ce qui provoque une diminution du couple que peut produire la machine. On est en régime de "dé fluxage". Ce régime permet de dépasser la vitesse nominale de la machine, on l'appelle donc aussi régime de survitesse

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Figure 1. Caractéristique couple vitesse À basse vitesse, la chute de tension ohmique ne peut pas être négligée. On compense alors en ajoutant un terme de tension 𝑉0

Figure 2. Caractéristique V/f La structure du contrôle en est donnée par la figure 3

Figure 3. Commande scalaire avec le contrôle du rapport V/f.

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Partie pratique

1. Simulation de la commande de la MAS sous Matlab/Simulink Réalise le modèle

Function Reference signal-MATLAB

Génération du Signal de référence

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Onduleur

Couple de MAS

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Les courbe de simulation 

Caractéristique de la vitesse avec la variation de la fréquence

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

Caractéristique du couple avec la variation de la fréquence

Conclusion Le contrôle scalaire est la commande la moins sophistiquée de la machine asynchrone, mais également celle qui donne les performances les plus moyennes. Dans la commande scalaire, les variations de la vitesse ou du couple électromagnétique ont une influence sur l’amplitude du flux. La machine asynchrone, contrairement à la machine à courant continu ou à la machine synchrone, dans lesquelles la réaction d’induit a été compensée, présente un couplage naturel et réciproque entre flux et couple.

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