ELEC 2311 : Physique interne des convertisseurs
électromécaniques
Thème 2006-2007
Matériel disponible pour des essais de laboratoire
Description de la maquette
On dispose de deux stators triphasés fournis par la firme "Dynamotor De Coster, industriel belge spécialisé dans la production de petites séries. Le rotor a été assemblé dans l'atelier LEI en utilisant un axe fourni par le même industriel, et des d'aimants qui ont été fournis par la firme Magna-C.
On notera que cette maquette n'est aucune façon un prototype : ses dimensions ne préjugent en rien des dimensions finales du moteur. En effet, compte tenu du peu de temps disponible pour effectuer l'étude, des délais de livraison et du manque d'expérience de l'équipe, il aurait été hasardeux de n'entreprendre la réalisation d'une maquette qu'après avoir dimensionné le moteur.
Les stators disponibles sont en fait des stators de moteurs dont voici les valeurs nominales :
Moteur asynchrone triphasé
48/83 V 50 Hz
7.8/4.6 A
1420 t/min
0.37 kW
Attention ! Les valeurs ci-dessus ne sont pas les valeurs nominales de la génératrice, mais celles du moteur dont on a récupéré le stator. Elles ne sont donc données qu'à titre indicatif !
Le rotor est constitué d'un cylindre d'acier de 40 mm de long et 35 mm de rayon. On a usiné sur la surface de ce cylindre des épaulements plats de 1 cm de large (donc en enlevant 0.36 mm de matière) sur lesquels sont collés les aimants. Ces épaulements sont décalés l'un par rapport à l'autre de 18° .
Les aimants utilisés sont des aimants au néodyme de nuance N-35 , dont les dimensions sont de
40 mm de longueur
10 mm de largeur
5 mm d'épaisseur
Ils sont aimantés dans le sens perpendiculaire à l'épaisseur. Chaque pôle est constitué de 4 aimants seulement (laissant donc un épaulement libre entre chaque pôle). Les aimants ne sont pas inclinés.
Une frette d'aluminium protège les aimants
Ce rotor est creux et monté sur un axe d'acier fourni par le constructeur du stator. L'axe a une longueur totale de 238 mm (soit 17.7 + 24 + 131 + 25 + 40.3 ).
Données techniques relatives à la maquette
On peut relever les dimensions dimensions géométriques
nécessaires pour les calculs sur la tôle estampée, ainsi que sur le
stator et le rotor pendant la période où ils ne sont pas assemblés
.
Les encoches du stator, au nombre de 24, comportent chacune 44 conducteurs formés de
3 fils de cuivre émaillé de 0.71 mm de diamètre nominal. Le schéma
de câblage peut être relevé sur le moteur pendant la période où
il est démonté.
Le fil est couvert de plusieurs couche d'un émail du type alkyte phenol. Il est est de grade 1, ce qui correspond à 4 à 6 couches d'émail. Le diamètre du fil avec émail est de 0.76 mm.
La conductivité thermique du vernis d'imprégnation du bobinage est de 0.3 à 0.35 W/m°K suivant tests normes ISO.
Vous trouverez ici les spécifications de l'isolant d'encoche (.doc 221 kb)
Les tôles statoriques sont des tôles STABOCOR M800-65A. Le tableau ci-dessous en donne les principales caractéristiques.
f = 50 Hz |
f = 100 Hz |
f = 200 Hz |
||||||
Jp |
Hp |
Ps |
Jp |
Hp |
Ps |
Jp |
Hp |
Ps |
T |
A/m |
W/kg |
T |
A/m |
W/kg |
T |
A/m |
W/kg |
0.5 |
133 |
0.91 |
0.5 |
143 |
2.13 |
0.5 |
161 |
5.23 |
1.0 |
194 |
2.83 |
1.0 |
224 |
7.15 |
1.0 |
298 |
19.70 |
1.5 |
736 |
6.29 |
1.5 |
741 |
16.65 |
1.5 |
755 |
49.04 |
1.7 |
4219 |
7.97 |
1.7 |
4305 |
21.54 |
1.7 |
3707 |
64.61 |
1.9 |
13936 |
9.32 |
..... |
..... |
..... |
..... |
..... |
..... |
Extrait des caractéristiques de la tôle STABOTORâ M 800-65 A (pour une orientation mixte 0°/90°). Dans ce tableau, Jp est la valeur de crête de la polarisation magnétique et Hp est la valeur de crête du champ magnétique. Ps est la valeur massique des pertes magnétiques (qui comprennent à la fois les pertes par hystérésis et celles par courants de Foucault à petite échelle)
Une documentation plus complète est aussi disponible sous forme papier auprès de E. Matagne.
Le matériau des aimants permanents NdFeB est du N-35. Cette appellation signifie que le produit (BH)max a, à une température de 20°C, une valeur nominale de 35 106 gauss * oersted (unité non SI). La perméabilité relative de ce matériau est d'environ 1.05. La température maximum de travail du N-35 est de 80°C seulement.
Les autres caractéristiques de matériau sont à trouver dans la littérature ou à déterminer expérimentalement.
Matériel pour essais de laboratoire
Il sera possible d'effectuer sur la maquette des essais de laboratoire à l'aide du matériel disponible au local TESLA du laboratoire LEI, donc notamment les appareils de mesure classiques de l'électrotechnique (voltmètres, ampèremètres, wattmètres mono et triphasés, oscilloscopes...), ainsi que les composants usuels en électricité (résistances, condensateurs, amplis opérationnels...). C'est le moment de mettre à profit les compétences pratiques acquises dans d'autres cours !
On dispose aussi pour les essais d'autres échantillons, notamment d'aimants non assemblés, d'une tôle statorique estampée de façon identique à celles qui se trouvent dans le stator décrit ci-dessus, et d'une bande de tôle du même grade (STABOCOR M800-65A) de 145 mm de large et 1 m de long.
On pourra pour faire tourner la maquette utiliser un moteur électrique à courant continu, à savoir le moteur de numéro X1.
Les valeurs nominales (valeurs lues sur la plaques signalétique) du moteur DC X1 sont :
D.C. motor | |
V 220 | |
| A 1.5 | HP 0.3 |
rpm 2000 | |
shunt | |
Afin de vous permettre de distinguer les pertes du moteur de celles de la maquette, un essai à vide a été effectué sur le moteur après désaccouplement des deux machines. Nous avons aussi effectué une partie des mesures de l'essai à rotor bloqué.
En voici les résultats (mesures effectuées le 2/1/2006) en vous laissant le soin de compléter les colonnes en valeur physique.
vitesse | tension d'induit |
courant d'induit | ||
|
lecture |
valeur |
lecture |
valeur |
| k = 300 V / 150 grad. |
k = 0.4 A / 400 grad. | ||
1500 |
74 |
|
205 |
|
66 |
|
202 |
| |
45.5 |
|
237 |
| |
38.5 |
|
268 |
| |
1000 |
51.5 |
|
187 |
|
39.5 |
|
188 |
| |
24.5 |
|
265 |
| |
0 |
k = 3 V / 150 grad. |
|||
33 |
|
54 |
| |
108 |
|
140 |
| |
k = 7.5 V / 150 grad. |
||||
64 |
|
207 |
| |
75 |
|
293 |
| |
99 |
|
382 |
| |
Vous pouvez effectuer des essais complémentaires pour achever le tarage de ce moteur, pourvu que ces essais puissent se faire même quand le moteur est accouplé à la maquette
|
|
|
|
|
|
Page précédente |
Suite de l'énoncé |
Retour au menu du thème 2005-2006 |
Retour à la page d'accueil |
Besoin d'une précision ? |
Dernière mise à jour le 19-12-2006
