ELEC 2753 : Electrotechnique (travaux pratiques)
Semaine 9 : Laboratoire virtuel et préparation du laboratoire réel sur la machine asynchrone
Guidance

Lors d'un véritable essai à vide, le couple antagoniste C_r est nul. Ce ne sera pas tout à fait le cas au laboratoire car, comme la machine de charge, bien que non excitée, reste accouplée au moteur pendant l'essai, une valeur non nulle du C_r est souvent observée. Il faut alors en tenir compte lors de l'interprétation des résultats.

Quels sont les éléments du circuit équivalent qui influencent le plus le comportement à vide d’un moteur asynchrone ?

L’essai à vide standard doit être effectué à tension primaire nominale. N’oubliez pas de choisir en conséquence les calibres des voltmètres et, surtout, du wattmètre avant cet essai. Vous pouvez bien entendu effectuer des essais supplémentaires avec des tensions primaires différentes si vous y voyez une utilité, à condition de surveiller scrupuleusement l’évolution du courant.

Avant le démarrage du moteur, on vérifiera que l’accouplement a bien été muni d’un repère (trait de craie) permettant la mesure de la vitesse au stroboscope.

La procédure de démarrage normale quand on dispose d’une résistance de démarrage consiste à ouvrir celle-ci, ainsi que le court-circuiteur éventuel (position START), à appliquer au stator la tension nominale puis à court-circuiter progressivement la résistance de démarrage en surveillant les ampèremètres.

Si la machine est munie d’un court-circuiteur, il convient après avoir réduit au minimum la résistance de démarrage, de mettre celui-ci en position de travail (RUN). Le démarrage est alors terminé.

Pour mesurer le glissement, la façon la plus précise consiste à utiliser un stroboscope synchronisé sur le réseau (donc exactement à la fréquence électrique appliquée au moteur) et réglé sur une fréquence égale à la vitesse de synchronisme du moteur. On détermine alors en observant un repère le nombre de tours perdus par minute à partir de la vitesse de synchronisme. Pour cela, on peut soit compter le nombre de tours perdus en un temps donné, soit chronométrer le temps mis pour perdre un nombre de tours fixé.

La vitesse de synchronisme (en t/m), moins le nombre de tours perdus par minute, est la vitesse de rotation N (en t/m).

Le nombre de tours perdus par minute, divisé par la vitesse de synchronisme en t/m, est le glissement g.

Dans la mesure où vous avez le temps de les effectuer, des essais à faible charge effectués à des tensions différentes (en veillant à ne pas dépasser le courant nominal et à ne pas surcharger les appareils de mesure) peuvent être utiles

- pour permettre de distinguer les pertes magnétiques des pertes mécaniques,

- pour estimer la caractéristique de saturation du moteur, ce qui serait nécessaire si l'on voulait estimer correctement la pointe du courant de démarrage dans une simulation.

A la fin de l’essai à faible charge, il est inutile d’arrêter le moteur. On peut en effet enchaîner directement avec l’essai en charge (après avoir ramené si nécessaire la tension à sa valeur nominale... sans surcharger les appareils de mesure).

Pour l’interprétation des résultats de l’essai à faible charge, on peut avantageusement effectuer un bilan d’énergie. En régime, selon les modèles classiques de machines asynchrones, la puissance électrique P (mesurée au wattmètre) est égale à la P_rot transmise du stator au rotor augmentée des pertes ohmiques du stator (calculables si on connaît R_s et I_s ) et des pertes magnétiques du stator (modélisées par la résistance R_p ) .

(S09-1) P = P_js + P_mag + P_rot

où

(S09-2) P_js = 3 R_s I_s²

La puissance transmise P_rot est reliée à la puissance convertie P_em par la relation remarquable

(S09-3)

La puissance convertie P_em se décompose en pertes mécaniques (frottement) P_f,meca et puissance utile P_ut,meca .

En utilisant les relations ci-dessus, on obtient par bilan d’énergie une grandeur qui tient compte à la fois des pertes magnétiques statoriques et des pertes mécaniques, à savoir

(S09-4)

On peut réécrire (4) sous une forme plus simple à utiliser en remarquant que

(S09-5) P_ut,meca = C_r w_m

et que w_m / (1-g) n'est autre que la vitesse de synchronisme

(S09-6)

En utilisant (5)(6), on peut donc mettre (4) sous la forme

(S09-7)

où le membre de droite peut être déterminé à partir des résultats expérimentaux puisque P, I_s et C_r sont mesurables, que R_s peut être déterminé à l'aide d'autres essais et que la vitesse de synchronisme w_s / p peut être déduite de la lecture de la plaque signalétique.

Si une séparation en deux termes du membre de gauche de (7) est nécessaire, il faut disposer de plusieurs essais. On peut utiliser le fait que les pertes magnétiques dépendent de la tension alors que les pertes mécaniques n'en dépendent pas.

Par ailleurs, en utilisant la propriété remarquable

(S09-8) P_rot = P_jr / g

on peut calculer la puissance P_jr perdue par effets électriques et magnétiques au rotor.

Dernière mise à jour le 11-03-2003