Dimensionnement des encoches

Le choix du type d’encoches pour une machine dépend:

·         de la tension de service.

·         de la puissance.

·         du type de bobinage.

Le stator des petites et moyennes machines, à basse tension, est exécuté avec des encoches trapézoïdales semi-ouvertes c’est le cas de notre machine 2,2 kW. Le choix de ce type d’encoches est d’assurer une meilleure insertion des conducteurs et obtenir un meilleur coefficient de remplissage de l’encoche. puisque lors de la mise en encoche des enroulements, les conducteurs n’occupent pas tout l’espace qui leur ai réservé. Le rapport de surface des conducteurs et d’encoches est appelé coefficient de remplissage. Ce rapport varie selon la capacité des ouvriers spécialisés dans la mise en place du bobinage. Il peut être, dans les meilleures conditions égal à 0.7 pour des machines de faibles puissances.

Schémas équivalents par phase de la machine asynchrone

La littérature technique traitant des moteurs asynchrones propose une multitude de schémas équivalents. Si les auteurs n'utilisent pas le même schéma, et c'est naturel, tous calculent une impédance équivalente vue du stator, [3,16].

·         Schéma  par phase réaliste de la machine asynchrone

Dans ce type de schéma les circuits primaire et secondaire sont couplés grâce au flux d'induction

Modélisation de la machine asynchrone

La modélisation des machines électriques est une phase primordiale pour l'élaboration des lois de commande. En effet, aborder la commande des machines électriques nécessite l'emploi d'une méthode de modélisation adaptée à la commande. Il s'agit d'une application simple des méthodes de modélisation modernes de la machine asynchrone, qui présentent des spécificités propres, qui ne sont pas nécessairement communes à d'autres processus physiques. Il est donc évident que cette étape de modélisation soit un passage obligé pour concevoir des systèmes de commande performants et adaptés aux variateurs de vitesse. De nos jours, de nombreuses publications et ouvrages spécialisés présentent ces techniques de modélisation, [3].

1.1           Hypothèses simplificatrices

LA COMMANDE VECTORIELLE DIRECTE ET INDIRECTE

Dans la commande vectorielle directe on effectue une régulation du flux qui nécessite la connaissance de celui-ci, alors que dans la commande vectorielle indirecte, on s’affranchit de la connaissance de ce flux en faisant quelque approximation.[12]

1. Commande vectorielle directe :

Cette méthode nécessite une bonne connaissance du module du flux et sa phase ; celle–ci doit être vérifiée quelque soit le régime transitoire effectué. Il faut donc procéder à une série de mesures disponibles au sein du processus.

 Ce mode de contrôle est ainsi appelé parce qu’une régulation du flux statorique s est introduite par une boucle de contre  réaction nécessitant la mesure ou l’estimation de ces variations. Dans son essence, la commande vectorielle directe doit être réalisée par la

mesure du flux qui nécessite l’utilisation du capteur placé dans l’entrefer de la machine, opération généralement délicate à réaliser.

INTRODUCTION SUR LA COMMANDE VECTORIELLE PAR ORIENTATION DU FLUX STATORIQUE

1. description :

La machine asynchrone est un système  multi variable régi par des équations différentielles. L’utilisation de la transformation de PARK par le changement des repères, sous certaines hypothèses, permet de simplifier ces équations, donc une meilleure  compréhension du comportement physique de la machine.[11]

L’examen de l’expression du couple de la machine asynchrone montre qu’elle résulte d’une différence deux composantes en quadratures de flux rotorique et statorique qui présente un couplage complexe entre les grandeur de la machine. Le référentielle de travail pour la commande est celui lié au champ tournant afin que l’axe «d» coïncide avec la direction désirée de flux, qui peut être rotorique, statorique d’entrefer.  Ainsi il est possible devient les différents flux de la machine.

Dans notre travail nous nous intéressons à l’orientation de flux statoriques.

                      

MODELLISATION ET SIMULATION DE LA MADA

INTRODUCTION

La modélisation de la machine électrique est une phase primordiale de son développement, les progrès de l’informatique et du génie des logiciels permettent de réaliser des modélisations performantes et  d’envisages l’optimisation des machines électriques.

Ainsi la modélisation permet de guider les développements par une quantification des phénomènes. En outre elle est d’un apport précieux en permettant d’une part de restituer une image de ce que l’on peut observer expérimentalement et d’autre part de prévoir des comportements de la machine plus varient que ceux de l’observation expérimentale.

               Pour obtenir le modèle d’un système ; trois taches doivent être accomplies : choisir le modèle, déterminer ses paramètres et enfin vérifier sa validité.

1.  MODELE MATHEMATIQUE DE LA MADA

Mathématiquement, les machines électriques sont représentées  par des modèles entres/sorties sous forme de fonction de transfert ou encore sous forme standard d’équations en variable d’état. Ce modèle mathématique à pour but de simplifier l’étude de la machine, il est basé sur la transformation des enroulements de la machine originale en des enroulements équivalents du point de vue électrique et magnétique disposés selon des axes fictifs. Cette transformation à pour effet de rendre les inductances propres et mutuelles du modèle indépendantes de la rotation.

1.1. Hypothèses de  simplification :

Pour simplifier l’étude de la machine asynchrone  idéalisée, on considère  les hypothèses simplificatrices suivantes :

           ►  La parfaite symétrie de la machine tant magnétique qu’électrique.

           ►  Les forces magnétomotrices créent par chaque phase du stator ou rotor ont une                    

                 répartition sinusoïdale.

           ► L’effet de la variation de la température sur les résistances statorique et rotorique      

                 est négligeable.  

           ► On néglige l’effet de peau.

           ► L’entrefer est constant.

           ► Le circuit magnétique non saturé et perméabilité constant.

           ► Les pertes ferromagnétiques négligeables.

La machine asynchrone à double alimentation doit être représentée dons le système triphasé par la figure (2-1)

1.2. Equations électriques :

Dans les conditions précédentes les équations sous forme matricielle s’écrivent :

Pour le stator :

1.3. Equations  magnétiques :

     

Chaque flux comporte une interaction avec les courants de toutes les phases y compris la sienne.

 

METHODES DE VARIATION DE LA VITESSE DE ROTATION

La variation de la vitesse des moteurs asynchrones est assez difficile mais  avec l’apparition de l’électronique de puissance, celle-ci est devenue plus facile.

Les méthodes de variation de la vitesse agissant sur :

                              ►    Le stator

                              ►    Le rotor

1. Côté stator :

1.a. Par modification du nombre de paires de pôles P :

En utilisant la relation (w/p) , on modifie le nombre de paires de pôles P par commutation sans modifier l’implantation des bobinages , la commutation du nombres de paires de pôles du stator peut être  assurée de la façon suivant :

► monter dans  le stator un seul enroulement et changer le nombre de paires de pôles par commutation correspondante des parties de cet  enroulement.

► monter dans le stator deux enroulement indépendant  l’un de l’autre.

► monter dans le stator deux enroulements avec commutation du nombre de pôles de chacun d’eux.

Si le rotor est à cage, en se  limite à une division ou à une multiplication par la vitesse, si les moteur est à rotor bobiné, il faut changer le nombre de paire de pôle simultanément dans le stator et dans rotor, ce qui rend la construction du rotor compliquée. Cette méthode n’ pas beaucoup d’intérêt, car  la variation est brusque.

1.b. Changement de la tension applique au moteur :

On sait que le couple est proportionnel au carré de la tension, ceci implique une variation de la vitesse, cette dernière par variation de la tension primaire a une importance secondaire car elle ne permet pas d’assurer le réglage dans de large plage et puis elle n’est pas économique.

1.c. Changement de la fréquence du réseau :

         Quelque soit la charge, la vitesse d’un moteur dépend fortement de la fréquence du réseau d’alimentation. On distingue deux méthodes d’action sur fréquence :

       

             ► Variation de la fréquence à tension fixe : La diminution du flux et la saturation des machines électriques sont des problèmes liés aux variations de la fréquence. Lorsque la fréquence f_s augmente, le flux diminue et entraîne une diminution du couple maximale. Cette technique est utilisée dans des régimes des sur vitesses.

             ► Variation de fréquence à V/f_s constante : Dans les régimes des sous vitesses il faut maintenir le flux constant pour cette raison on utilise la loi à V/f_s . Ce mode de variation de vitesse n’est possible que lorsque le moteur est alimenté par une installation spéciale.

2. Côté rotor :

2.a. Variation de vitesse par variation des résistances rotoriques :

L’insertion d’un rhéostat au circuit rotorique nous permet de varier la résistance rotorique. Ceci entraîne une variation de vitesse cette variation est possible lorsqu’il s’agit des moteurs à bagues

2.b. Les cascades :

Avec un moteur à rotor bobiné, on a la possibilité de faire varier le glissement en modifiant résistance rotorique, si l’on utilise pour cela un rhéostat, on dissipe en pur perte de l’énergie active et on abaisse d’une façon inacceptable le rendement, pour que le procédé soit viable il faut faire appel à une circuit actif  qui permet la récupération de l’énergie correspondante en la réinjectant dans le réseau. C’est sur ce principe qu’étaient réalisés les systèmes de machines tournantes utilisées dans la passée, l’énergie récupérée est envoyé :

             ► Sur le rotor du moteur asynchrone à rotor bobiné par l’intermédiaire d’un                      moteur à courant continu (récupération mécanique). Fig (1-4)

             ► Au réseau à l’aide d‘un convertisseur  de fréquence ; (cascade hyposynchrone ou système de KRAMER) fig (1-5).

CONCLUSION

Dans ce chapitre un aperçu général sur les machines électriques et leurs applications ont été donnés ainsi que les différents types de fonctionnement. De même que le principe et les régimes de fonctionnement de cette dernière ont été présentés.

La modélisation et la simulation de la MADA seront l’objet du chapitre suivant.

REGIMES DE FONCTIONNEMENT DE LA MADA

Dans  le moteur à double alimentation, l’enroulement rotorique est couplé à une source de tension à fréquence variable .En fonction du type de régulation de fréquence, on distingue deux régimes fonctionnement : synchrone et asynchrone.

1. Régime de fonctionnement synchrone :

             Pour ce régime, la fréquence du glissement est donnée indépendamment de la vitesse angulaire .alors à chaque signal de commande correspondent une fréquence déterminée f_r et une vitesse de fonctionnement w_r qui ne dépend pas de la charge .en faisant varier la fréquence f_r, on peut varier la vitesse .En régime synchrone, le moteur à double alimentation fonctionne comme une machine synchrone .Dans ce régime, on peut réguler la vitesse. Cependant il est difficile de maintenir la stabilité du régime pour des variations rapides de vitesse, de charge brusque, etc…     

2. Régime de fonctionnement asynchrone :

Pour ce régime de fonctionnement, la fréquence de la tension du réseau appliquée à l’enroulement rotorique de la machine à travers un système de régulation est toujours maintenue égale à la fréquence du glissement f_s g . Dans ce cas, on ne régule que la valeur et la phase de la tension du réseau.

Le moteur à double alimentation fonctionne toujours comme un moteur asynchrone (même pour w_r = w_so ) ; c’est à dire que le glissement du moteur varie la variation de la charge.

Dans la machine à double alimentation, il y a toujours deux sources de même fréquence v dans les enroulements rotoriques f_s g :

         ►  La f.e.m du rotor E_2cc g (f.e.m de court circuit).

         ►  La tension externe d’alimentation du coté rotorique U_r .

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES MOTEURS DOUBLE ALIMENTES

Pour le fonctionnement  de la machine en régime établi, il est nécessaire que les vecteurs forces magnétomotrices (Fmms) du stator et du rotor soient immobiles dans l’espace l’un par rapport à l’autre. Du moment que le vecteur résultant de la F.m.m de l’enroulement statorique tourne dans l’espace avec une vitesse angulaire, et que le rotor tourne à la vitesse w_r, par conséquent, pour satisfaire à cette condition, il faut que le vecteur F.m.m de l’enroulement rotorique tourne par rapport au rotor avec la vitesse :

                                          w_g =w_os –w_r =w_os –w_os(1-g)=w_os g                                         (1-1)

C’est à dire proportionnellement qu glissement g ; si la vitesse du moteur est inférieure à la vitesse synchronisme , les sens de rotation sont identiques ; dans le cas contraire ,quand la vitesse est supérieure à celle du synchronisme , les sens seront opposés .

Pour que la rotation du vecteur Fmm par rapport au rotor se réalise, le courant dans l’enroulement doit avoir une fréquence f_r, définie à  partir de w_os g = 2πf_r ; c’est à dire :   

                                          f_r =f_s g                                                                                     (1-2)              

              Dans les machines synchrones dont l’excitation est assurée par une source continue, le courant dans l’enroulement possède une fréquence f_r =0 .A partir de    (1-1) et (1-2), on voit qu’il n’ y a qu’une seule vitesse synchrone w_os ,(g=0).

APPLICATION DE LA MADA

Les machines à bagues à courant alternatif ont été réalisées dans le passé en diverses variantes, dont quelques-unes ont débouché sur des application industrielles importantes. [6],[7] .

Parmi les nombreuses utilisations de la machine à bagues, celle qui nous intéresse particulièrement est la machine asynchrone à double alimentation.

La machine à double alimentation s’apparente fortement, du point de vue technologique, à la machine asynchrone à rotor bobine classique , il ne s’agit pas d’une nouvelle structure, car cette dernière est toujours d’actualité .son utilisation est préférée pour ses propriétés de réglage de la vitesse par action sur des résistances placées dans le circuit rotorique , ou encore pour sa possibilité de démarrer sans demander un courant important du réseau .Ces machines sont donc classique, et ne posent pas de problèmes particuliers de réalisation.

La machine à double alimentation est une machine à rotor bobiné possédant des enroulements triphasés au stator et au rotor.

Cette machine a fait l’objet de trois variantes de fonctionnement :[3]

          ►  La première fonctionne en alternateur.

          ►  La seconde fonctionne  en moteur, et elle est alimentée par un seul convertisseur.       

          ►  La troisième fonctionne aussi en moteur mais elle est alimentée par deux 

                convertisseurs.

.1. Fonctionnement en alternateur :

Dans ce type de fonctionnement , le stator est relié au réseau et un convertisseur alimente le rotor comme nous le montre la figure (1.1) .Cette solution permet de fournir une tension et une fréquence fixe même lors d’une fluctuation de la vitesse.

2. Fonctionnement en moteur avec un convertisseur :

             Dans ce type de fonctionnement fig (1.2), le stator est relié au réseau à fréquence et tension constantes, par contre le rotor est alimenté par un convertisseur qui peut être un cycloconvertisseur ou un onduleur. Cette solution permet de réduire fortement la puissance du convertisseur à condition que le système à entraîner tolère une interruption de couple à une certaine vitesse.

3. Fonctionnement en moteur avec deux convertisseurs :

Ce type fonctionnement est dit « synchro-duo », qui est une machine asynchrone bobinée au stator et au rotor et alimentée par deux convertisseurs fig (1.3) ,ces deux convertisseur seront toutefois identiques mais peuvent être de puissances différentes . l’originalité de ce principe est aussi d’optimiser la charge conférée aux deux convertisseurs dans ce cas , le rapport de transformation de la machine sera de 1etla machine sera alimentée de façon symétrique par son stator et son rotor : même valeurs de tension ,de courant et de fréquence.

              Cette solution permet une variation de la vitesse ; elle permet en outre un fonctionnement à couple constant et un fonctionnement à puissance constante.

SYNTHESE DES APPLIQUATION TYPIQUES RENCONTREES DANS L’INDUSTRIE

Dans les secteurs industriels utilisant quotidiennement la force motrice, on distingue : les industries  extractives, la sidérurgie, la métallurgie des métaux non ferreux, les industries chimiques les textiles et cuirs, le caoutchouc, les papiers cartons, les industries agricoles et alimentaires, les industries diverses, production et transformation de  l’énergie .tout ceci montre combien la force motrice est utilisées en vitesse variable.

Elle permet, outre ses avantages, d’allonger la durée de vie d’un équipement entraînant le processus et / ou des économies d’énergie importantes.

1. Synthèse des applications :

L’usage du moteur à courant continu à vitesse variable a été et reste très utilisé dans de nombreuses ,depuis les premières industries telles que la sidérurgie, jusqu ‘aux robots, en passant par la traction .Ce succès s’explique en partie par la simplicité de son fonctionnement, de son alimentation et de sa commande .Grâce à sa structure , le moteur à courant continu permet un réglage du couple indépendamment de la vitesse et de la position du rotor et permet ainsi un contrôle très simplifié et flexible. Malheureusement, le moteur possède un collecteur qu’il faut entretenir et qui inter dit l’emploi de la machine dans certaines conditions environnementales. Néanmoins, les machines alternatives trouvent preneur car elles peuvent être robustes, d’un prix concurrentiel et d’une aptitude à s’accommoder aux divers besoins de l’industrie, elles ont aussi une grande aptitude à la variation de vitesse avec des réponses électriques et mécaniques rapides, une aptitude d’asservissement largement éprouvées et une grande précision.

Généralités sur la machine à double alimentation

La machine asynchrone est la machine électrique la plus utilisée dans l ‘industrie, elle est peut coûteuse robuste, et son entretien est très limité, fonctionnant directement sur le secteur alternatif.

Les machines asynchrones, à la différence  des machines synchrones, sont utilisées surtout comme moteur, elles peuvent fonctionner en génératrice quand le rotor est entraîné dans le sens du champ tournant à une vitesse supérieure à celle du synchronisme.

Le moteur asynchrone est le type le plus répondu des moteurs électriques, sa prépondérance par rapport aux autres moteurs est due aux inconvénients présentés par ses dernières, on peut citer :

• pour le moteur synchrone classique, la nécessité de l’accrochage sur le réseau.
• pour le moteur à collecteurs, le prix et la fragilité relative des collecteurs.
• Le moteur asynchrone dans sa solution à cage est le moins cher et le plus robuste.      

La double alimentation (DFAM : double feed asynchronous motor) concerne les machines à courant alternatif ayant des enroulements statoriques et rotorique biphasés ou triphasés. On utilise généralement le moteur asynchrone à rotor bobiné ,lorsqu’ on alimente le stator et le rotor d’ un moteur asynchrone à partir d’un même réseau, simultanément le courant statorique Is va crées un champ magnétique qui tourne à la vitesse  n2 = (+/-) n1, le signe (+/-) indique le sens de rotation du champ magnétique rotorique par rapport au champ statorique , dans ce cas , le moteur à double alimentation tourne à la vitesse           n2 =(+/-) n1 ;donc la machine peut fonctionner à une vitesse double synchronisme à vide .

En charge le moteur   envoie alors donc le réseau des courants à la fréquence de glissement qui influent sur la qualité de énergie du réseau.[2]

              Une technologie qui permet de faire varier la vitesse d’une machine asynchrone, ici alimentée au stator par un réseau fixe à 50HZ et au rotor par des sources de tension, consiste à utiliser le système de scherbius dans lequel un cycloconvertisseur commande l’écoulement d’énergie dans le circuit rotorique.

ETUDE DU SYSTEME SANS COURANT DE CIRCULATION

1- Généralités

Le courant de circulation présente l'avantage d'assurer une caractéristique linéaire pour de faibles courants continus (au voisinage de  I_d =0). Comme désavantage, il faut remarquer la nécessité des selfs  pour limiter le courant de circulation. En plus, l'angle de retard d'allumage du convertisseur de courant fonctionnant en redresseur ne peut pas être inférieur à  α=30˚. La valeur maximale de la tension continue fournie  par ces montages est donc limitée par cette valeur de α . Cette restriction sur l'angle de retard d'allumage provoque aussi une augmentation de la puissance réactive absorbée par le convertisseur de courant.

             Il est souhaitable d'éliminer le courant de circulation pour des installations à puissances élevées. Dans ce but, il est nécessaire de bloquer complètement les impulsions aux gâchettes du convertisseur de courant ne conduisant pas le courant de charge I_d .

Si le courant de circulation est empêché par le blocage d'un convertisseur de courant, les selfs de courant de circulation peuvent être éliminées. De plus, le convertisseur de courant fonctionnant en redresseur peut être commandé avec un angle de retard d'allumage allant jusqu'à  α =0. Ainsi on augmente la valeur maximale de la tension continue et la consommation en puissance réactive se réduit.  [9]        

2- Les montages utilisés

Pour le fonctionnement sans courant de circulation, on peut utiliser les montages: Le Montage antiparallèle et le montage croisé (évidement sans selfs de limitation du courant de circulation).

ETUDE DU SYSTEME AVEC COURANT DE CIRCULATION

La mise en parallèle inverse de deux convertisseurs tous deux en état de fonctionnement, suppose que leurs tensions redressées moyennes soient égales et opposées et leurs commandes doivent être complémentaires :

                                         α_II = 180˚ – α_I                                                              (II-1)

Le premier montage donne :

                                         u_dI=u_d0I cos α_I                                                              (II-2)

Le second monté en sens inverse donne :

                             u_dII= u_d0II cos α_II = u_d0II cos (180º- α_I) = -u_dI                             (II-3)

Si la somme des valeurs moyennes des tensions (u_dI + u_dII) est nulle, il n'en est pas de même pour la somme des valeurs instantanées des tensions, il en résulte un courant à l'intérieur du circuit formé par les deux groupes et peuvent circuler d'un convertisseur à l'autre sans passer par la charge. Ce courant est appelé courant de circulation qui doit être limité par des inductances de limitation. Celle-ci est généralement calculée de telle manière que le courant moyen maximal de circulation soit de l'ordre de 10 % du courant nominal du moteur. Ce qui suppose des inductances relativement importantes et coûteuses.

Il existe diverses possibilités de connexion de deux convertisseurs de courant qui permettent d'obtenir un courant continu réversible. On distingue le montage antiparallèle et le montage croisé. Tous ces montages sont caractérises par le fait qu'un courant peut circuler d'un convertisseur de courant à l'autre. Sans passer par la charge. [8]

NOTE SUR LA MARCHE EN ONDULEUR NON AUTONOME

Au-delà d'un déphasage de 90° , le signe de la tension moyenne redressée s'inverse, le sens du courant n'ayant pas changé, donc c'est le sens de circulation de la puissance qui change.

Le convertisseur restitu de la puissance au réseau, la charge est devenue génératrice c'est le fonctionnement en onduleur.

Pour bien montrer la différence entre la marche en redresseur proprement dit et celle en onduleur, on a indiqué sur la figure (II-2) le sens réel de la tension continue et le sens d'écoulement de la puissance.

Physiquement, dans la marche en redresseur, on permet à la source de tensions alternatives de débiter  dans le récepteur de courant  continu. Pendant son alternance positive, la tension alternative d'une phase débite un courant positif.

Dans la marche en onduleur, on empêche la source des tensions alternatives de débiter par le générateur de courant placé du côté continu, on fait passer dans la source alternative un courant positif pendant l'alternance négative de la tension.

Dans la marche en onduleur, le réseau alternatif reçoit de la puissance active mais il continu à imposer la forme d'onde et la fréquence des tensions alternatives ; On dit que le montage fonctionne en onduleur non autonome ou en onduleur assisté (par le réseau).

Un onduleur autonome au contraire débite sur un récepteur alternatif , la fréquence et la forme d'onde des tensions alternatives ne dépendant que du convertisseur et du récepteur alternatif .

Ici, du coté alternatif, il y'a une source des tensions, ces tensions assurent le fonctionnement en commutation naturelle, c'est - à -dire l'apparition d'une tension négative aux bornes d'un thyristor quand on débloque le suivant. Il en est autrement pour la plupart des onduleurs autonomes qui fonctionnent en commutation forcée. [7]

Pour certains équipements, on a besoin  de source réversible en courant. Il faut pour cela utiliser deux redresseurs montés en parallèle inverse ou en antiparallèle;  et suivant le mode de commande des redresseurs des  deux  ponts, on peut distinguer les variateurs :

-          Avec courant de circulation.

Sans courant de circulation.

convertisseur de courant bidirectionnel

INTRODUCTION

               

Un convertisseur statique est un montage utilisant des interrupteurs à semi-conducteurs permettant par une commande convenable de ces derniers de régler un transfert d'énergie entre une source d'entrée et une source de sortie comme le montre la figure (II-1).

La source d'entrée peut être un générateur ou récepteur.

La synthèse des convertisseurs statiques repose sur les seuls éléments connus que sont les sources d'entrées et de sorties. 

Il faut donc savoir caractériser les sources d'entrées et des sorties et bien connaître le fonctionnement des interrupteurs pour déterminer la constitution d'un convertisseur statique. [6]

Les convertisseurs statiques sont des dispositifs électroniques de puissance qui sont capables de modifier la tension, pour réaliser des inversions de la marche rapide avec contrôle du freinage.

avantages et les inconvénients du système statique

1 - Les avantages :

   - 1 -   Une réduction dans les pertes (rendement élevé).

   - 2 -   La rapidité de la conversion est très élevée.

    -3-  Réduction des frais des fondations dûs à l'absence des machines tournantes et 
             réduction du poids totale, et la surface nécessaire pour l'installation.

   - 4 -   Réduction des frais d'entretien.

   - 5 -   Une haute  fiabilité, une fine sensibilité et un service simple.

   - 6 -   Réalisation simple et facile.

   - 7 -   Un prix de revient bas.    

2 - Les inconvénients 

   - 1 -   la présence du temps de pause dans la courbe (temps mort).

   - 2 -   échauffement des thyristors.

   - 3 -   la rupture de la caractéristique électromécanique du moteur lorsque  I_d =0.

 CONCLUSION 

             

D'après l'étude de ces deux  cas, on constate que le convertisseur statique - moteur présente par rapport au groupe Ward léonard un avantage dans la rentabilité et dans  les gains économiques ce la ne veut pas dire que le groupe Ward léonard  est abandonné mais tout simplement qu'il présente sur le bilan les meilleures performances qu'il faudra s'efforcer d'atteindre par des procédés électroniques.

 

CONVERTISSEUR STATIQUE

1 - Définition

* Un moyen très moderne qui s'est largement développé. Il est basé sur le phénomène électronique et permet d'employer l'énergie fournie  par un réseau de courant alternatif [4]. Ce convertisseur utilise des dispositifs totalement statiques (semi-conducteur (diode, thyristor)) fournissent pratiquement une tension continue. 

* Les convertisseurs statiques réversibles, sont utilisés pour la commande des moteurs à courant continu par l'induit devant opérer des inversions de marches rapides ou des freinages contrôlés, dans les deux cas il y a inversion du courant dans l'induit. On peut aussi utiliser des réversibles sur l'inducteur, cette solution n'est utilisable que lorsqu'on accepte un temps mort d'inversion du couple à cause de la constante de temps de l'inducteur.

2 - Fonctionnement

Les avantages et les inconvénients du système rotatif

1 – Les avantages

    - 1 -  Absence de la pause de temps dans la courbe du courant lors du passage du régime   
              moteur en régime de freinage.

    - 2 - La caractéristique électromécanique du moteur linéaire à cause de l'absence de   
               discontinuité de courant.

    - 3 -   Simplicité et souplesse de réglage dans de larges limites.

    - 4 -   Grande capacité de surcharge.

2 - Les inconvénients

    -  1  -    Un faible rendement à cause des pertes d'énergie.

    - 2 -   Le Processus transitoire  très long à cause de la constante de temps du circuit   
                 d'excitation. 

    -  3  -    L'encombrement et le bruit dûs  aux dimensions des machines qui le constituent. 

    -  4   -   La nécessite d’une grande maintenance.

    -  5  -   Le prix de l'équipement est très élevé.

CONVERTISSEUR ROTATIF

1 - Définition

  Pour un moteur à courant continu  à excitation séparée, combien il était important de disposer d'une tension d'alimentation réglable. Cette tension réglable peut être réalisée par le convertisseur électrique que l'on appelle encore groupe " Ward Leonard  "   .

Cet équipement qui fonctionne habituellement  avec un réseau triphasé comporte trois machines principales sensiblement de même puissance   [2].

            Un moteur asynchrone " MA" pour assurer la transformation  de l'énergie électrique alternatif en énergie mécanique continu et  une génératrice à courant continu "G" pour transformer  l'énergie mécanique, en énergie électrique ; les deux machines étant calées sur le même arbre d'une part.

D'autre part nous avons un moteur "M" à courant continu  transformant l'énergie électrique en énergie mécanique, est  alimenté avec une tension continue délivrée par la génératrice.

Et il y' a une petite génératrice à courant continu qui calée sur l'arbre de groupe convertisseur .Celle-ci fournie les courants d'excitation au moteur et la génératrice [1] (voir Figure (І -1)).

2 -  Le Fonctionnement

On suppose que le moteur entraîne une machine dont le couple résistant est constant.

Si E' et E désignent respectivement la f.é.m. de la génératrice et la f.c.é.m. du moteur, quand le groupe fonctionne, le moteur à courant continu est traversé par un courant I_d ,soit :

                                                                                                                   (I-1)

Pour simplifie notre étude on néglige la chute de tension dans l'induit de la génératrice. Dans cette condition, la tension U_d aux bornes du moteur à courant continu a expression [2]:

                                                  U_d = E' - R_a' I_d = E' =E + R_a I_d   

Quand le repère du volant est au zéro, le courant d'excitation de la génératrice est nul, si l'on tourne le volant vers la droite (on s'arrange habituellement pour que le sens de rotation du volant et du moteur soient les mêmes). Le courant d'excitation de la génératrice augmente ; la tension augmente dans celle-ci ; la tension d'induit U_d pour le moteur à courant continu augmente et le moteur tourne plus vite .le point de fonctionnement  M_n correspond habituellement au fonctionnement nominal du moteur (Figure (І–2)). Ces différents régimes ont lieu dans le premier quadrant qui correspond au fonctionnement en moteur.

Pour arrêter le moteur, il suffit de réduire le courant d'excitation en ramenant progressivement  le volant à la position  zéro. En effet, quand le courant d'excitation passe brusquement d'une valeur supérieure (par exemple j₀ = 10 A) à une valeur inférieure (par exemple j₁=7 A),  la vitesse du moteur ne change pas instantanément en raison de l'inertie des masses entraînées, aussi le fonctionnement passe-t-il  instantanément de M_n à M_n'. Dans ces conditions le courant I_d change de sens, alors que la tension U_d n'a pas changé. La puissance U_d I_d délivrée au moteur change le signe de telle sorte que la génératrice à courant continu se comporte comme un moteur. Elle entraîne à son tour la machine asynchrone qui se transforme en génératrice renvoyant dans le réseau de l'énergie triphasée. Ces régimes qui ont lieu dans le deuxième quadrant ce qui correspondent au fonctionnement en générateur (freinage).

On peut vouloir faire tourner le moteur avec sa charge  dans le sens inverse           (on tourne le volant vers le sens inverse), ce fonctionnement qui ont lieu dans le troisième quadrant  qui correspondent au fonctionnement en moteur dans le sens inverse.

Enfin, quand on souhaite obtenir l'arrêt du moteur, on est amené à fonctionner dans le quatrième quadrant ce qui correspond au fonctionnement en générateur (freinage) [1]. (Figure (І-3)).

Des que le courant d'excitation de la génératrice atteint sa valeur de saturation, la vitesse n'augmente plus (on passe alors au fonctionnement en moteur alimenté sous tension constante à réglage de la vitesse par le courant d’excitation j [3]), il est alors possible de réduire le courant d'excitation du moteur  à l'aide d'une résistance additionnelle. Cet affaiblissement du champ provoque une nouvelle augmentation de la vitesse du moteur. (Figure (І-2))