Commande des Machines Électriques

Study Notes

Cours : Commande des machines Électriques

Le cours porte sur la commande des machines électriques.
Le département concerné est le Génie Électrique.
La filière est EESA 2.
L'année universitaire est 2023-2024.

Introduction générale

Les installations ou procédés industriels se divisent en deux grandes catégories : transformation de matières et déplacement de matières.
Ces deux catégories nécessitent la maîtrise des entraînements électriques à vitesse variable pour une meilleure maîtrise des procédés.

Chapitre 1 : Généralités sur les entraînements électriques à Vitesse Variable

Les entraînements électriques à vitesse variable (EEVV) sont essentiels dans la production industrielle et les processus logistiques.
Ils sont utilisés dans de nombreux secteurs industriels (plastique, textile, usinage, agroalimentaire, etc.).
Les EÉVV convertissent l'énergie électrique en énergie mécanique.

Plan (Entraînements Electriques à Vitesse Variable)

Définition d'un entrainement électrique : Un EEVV est un système électromécanique qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique utilisable par un organe de travail.
Domaines d'application :Les EÉVV sont omniprésents dans la production industrielle, notamment dans les processus de fabrication et les processus logistiques, à la fois dans les puissances élevées comme les locomotives et les faibles puissances comme les montres.
Intérêt des Entraînements Electriques à Vitesse Variable :
- Éviter le démarrage en direct: cela évite des pics de courant
- Maîtriser l'accélération/décélération
- Contrôle de la vitesse -Optimisation de la consommation énergétique.
Schéma fonctionnel de l'entraînement électrique ; Ce sera composé des éléments suivants : source, convertisseur, moteur électrique, charge et transmission
Composants de la chaîne d'entraînement électrique :
- Source de tension
- Convertisseur de puissance
- Moteur électrique
- Système de transmission
- Charge entraînée
Dynamique du groupe moteur-charge : La dynamique du groupe moteur-charge est régie par la loi fondamentale de la dynamique des systèmes tournants. (voir les équations)
Point de fonctionnement : Le point de fonctionnement correspond au régime permanent où le couple moteur équilibre le couple résistant.
Stabilité du point de fonctionnement : La stabilité du point d'équilibre est déterminée par un coefficient de stabilité (k)
Quadrants de Fonctionnement :Les machines tournantes fonctionnent dans quatre quadrants en fonction de la direction du couple et de la vitesse.
Charges mécaniques : Différents types de charges mécaniques peuvent être rencontrés( constante, proportionnel, centrifuge)

4. - Schéma fonctionnel de l'entraînement électrique à vitesse variable

Mécanique : Utilisation de systèmes de transmission pour modifier la vitesse de rotation. (ex: poulies-courroies, pignons-chaînes, engrenages, friction)
Electronique : Un convertisseur de puissance convertit l'énergie électrique, un moteur assure la production du mouvement. Puis des capteurs sont utilisés pour permettre au contrôle de faire fonctionner le système dans les conditions souhaitées.

5. - Composants d'un entraînement électrique à vitesse variable

Convertisseurs de puissance : redresseurs, gradateurs, hacheurs, onduleurs et variateurs de vitesses.
Moteurs électriques : courant continu, asynchrone, synchrone ou servomoteur.
Capteurs : tension, courant, position, couple, vitesse

6. - Dynamique du groupe moteur électrique et charge mécanique

La dynamique du groupe moteur-charge est régie par une équation générale.
Les moments d'inertie sont à prendre en considération.
L'étude du couple à fournir par le moteur doit tenir compte de différentes phases. (accélération, régime établi, décélération)

7. - Point de fonctionnement

Le point de fonctionnement correspond à l'équilibre entre le couple moteur et le couple résistant, en régime permanent.
Le coefficient de stabilité décrit l'équilibre du point de fonctionnement.

8. - Stabilité d'un entraînement

Un entraînement est stable si une variation de la vitesse autour du point d'équilibre provoque un couple qui ramène le système à son point initial. Un coefficient de stabilité est défini pour quantifier cette propriété.

9. - Quadrants de Fonctionnement

Une machine tournante peut fonctionner dans quatre quadrants possibles en fonction du sens du couple moteur et de la direction de rotation.

10. - Charge mécanique

Différents types de charges (couple constant, proportionnel, centrifuge).
Les caractéristiques des charges mécaniques sont importantes pour la conception des systèmes d'entraînement électrique. (exemples: levage, rouleau, ventilation)