TD MACHINE SYNCHRONE - La physique appliquée en STI

TD machine asynchrone
I. Exercice 1 :
| | | | | | | | |
| | | | |Mot.3 LS 80LT | |
| | | | |N°5188565 BJ | |
| | | | |017kg | |
| | | | | | | | |
| |IP 55I cl F | |40°C| |S1 | |
| | | | | | | | |
| |V |Hz |min|kW |cos|A | |
| | | |-1 | |( | | |
| |D 230|50 |935|1,1 |0,7|4,8| |
| | | | | |8 | | |
| |Y 400| | | | |2,8| |
| | | | | | | | |
| | | | |Made in France | |
| | | | | | | | |
L'éolienne permet d'alimenter plusieurs récepteurs dont un moteur
asynchrone qui entraîne une pompe. Le réseau 130 V / 230 V, 50 Hz alimente
le moteur asynchrone triphasé de 1,1 kW dont la plaque signalétique est
donnée ci-contre :
1) Déterminer le couplage des enroulements du stator. 1) Quelle est la valeur efficace de l'intensité du courant traversant un
enroulement au regime nominal ? 2) Calculer la puissance active absorbée par le moteur au régime nominal. 3) Quels composants peut-on ajouter pour améliorer le facteur de
puissance de ce récepteur ? Proposer un schéma de branchement de ces
composants permettant e conserver la charge équilibrée
Les caractéristiques mécaniques du moteur et de la pompe sont données
sur la figure 5 4) Déterminer la fréquence de rotation du moteur et calculer le
glissement. 5) Déterminer le moment du couple exercé par la pompe.
[pic] II. Exercice 2 :
Étude du moteur asynchrone : Le moteur asynchrone est branché sur le
réseau triphasé 230/400 V ; 50 Hz. On dispose de trois appareils de
mesures: un voltmètre, un ampèremètre et un wattmètre monophasé. 1) La figure 1 donne les caractéristiques mécaniques du moteur, Tu = f
(n) de la charge mécanique entraînée, Tr = f(n). 6) Déterminer graphiquement les valeurs de la fréquence de rotation et du
moment du couple utile du moteur asynchrone lorsqu'il entraîne sa
charge. 7) Calculer le glissement du rotor sachant que le stator comporte 2
paires de pôles. 8) Montrer que la puissance mécanique utile fournie par le moteur est
égale à 5750 W.
Des essais ont permis d'évaluer les pertes de puissances lorsque la machine
entraîne sa charge : pertes joule au stator Pjs = 262 W;
pertes fer au stator PFS = 155 W ;
pertes joule au rotor PJR=225W;
pertes mécaniques Pm = 155 W. 9) Calculer pour ce fonctionnement:la puissance électrique absorbée par
le moteur 10) Calculer le rendement du moteur. 11) En déduire l'intensité du courant de ligne appelé par ce moteur
sachant que son facteur de puissance est égal à 0,75. III. EXERCICE 3 :
Un chantier comprend une grue actionnée par un moteur asynchrone triphasé.
Sur la plaque signalétique du moteur, on lit :
Triangle 400 V / etoile 700 V.
4 Pôles.
7100 W à 1420 tr/min.
( = 85 %.
Les grandeurs du réseau sont : 230 V / 400 V ; 50 Hz. Déterminer avec les données de la plaque signalétique : 1) le couplage des enroulements du moteur sur le réseau en justifiant la
réponse. 12) la fréquence de synchronisme ns du moteur en tr/min. 13) le glissement g. 14) le couple utile Tu. 15) la puissance absorbée Pa. 16) l'ensemble des pertes de puissance p du moteur. IV. Exercice n° 4 :
Un moteur asynchrone triphasé hexapolaire est alimenté par un réseau
triphasé 230/400 V - 50 Hz. La résistance mesurée à chaud entre deux bornes
du stator couplé est R = 0,8 ?.
L'essai nominal a donné les résultats suivants :
. Glissement : 6 %
. Puissance active reçue : 12,3 kW
. Puissance réactive : 8,83 kvar
Déterminer : 17) le facteur de puissance, 18) l'intensité efficace du courant en ligne, 19) les pertes statoriques par effet Joule, 20) la fréquence de rotation.
Sachant que les pertes statoriques dans le fer et les pertes mécaniques
sont égales et valent 550 W, déterminer : 21) les pertes par effet Joule rotoriques, 22) la puissance utile et le moment du couple utile, 23) le rendement.
Le moteur entraîne une charge mécanique dont la caractéristique peut être
assimilée à une droite passant par les points ( 690 tr/min ; 60 Nm ) et ( 1
000 tr/min ; 40 Nm ).
On assimilera la partie utile de la caractéristique du moteur à une
droite passant par les points ( n = ns ; Tu = 0 ) et ( n = nn ; Tu = Tun
). 24) Déterminer la fréquence de rotation du groupe moteur et charge. 25) Déterminer la valeur du couple utile. 26) Calculer la puissance utile développée par le moteur. V. Exercice 5 :
La plaque signalétique d'un moteur asynchrone triphasé tétrapolaire est la
suivante :
Trianlge 230 V/etoile 400 V ; 50 Hz ;
4,2 kW ; cos(= 0,85
15,1 A / 8,7 A ; 1450 tr/min.
Le moteur est alimenté par le réseau 230 V/400 V. 1) Quelle est la signification des informations données par la plaque
signalétique ? 27) Comment devra-t-on coupler cette machine sur le réseau ? Pourquoi ? 28) Quelle doit être la valeur efficace de l'intensité du courant
nominal :
a) dans un enroulement ?
b) en ligne ? 29) Quelle est la vitesse de synchronisme du moteur ? 30) Calculer le glissement au régime nominal. 31) Calculer le moment du couple nominal. 32) Calculer la puissance active nominale et le rendement au régime
nominal.
Le moteur est alimenté à fréquence variable. 33) Exprimer le glissement g en fonction de ns et n. 34) Exprimer la fréquence de synchronisme ns en fonction de f et p (p
étant le nombre de paires de pôles). 35) En déduire la relation ns-n=g f/p.
Pour un couple de moment constant, lorsque la fréquence varie, on montre
que le produit g.f reste constant. Montrer que, pour un couple de moment
constant, la différence (ns-n) reste également constante lorsque la
fréquence varie.