Freinage des Moteurs Asynchrones Triphass OBJECTIFS A partir

Freinage des Moteurs Asynchrones Triphasés

OBJECTIFS • A partir du schéma d’une installation, identifier le mode et définir le principe de fonctionnement du ou des systèmes de freinage utilisés. • A partir d’un cahier des charges choisir le mode de freinage et le mettre en œuvre. CAHIER DES CHARGES Dispositif de levage entraîné par un moteur asynchrone triphasé à rotor bobiné

Freinage des Moteurs Asynchrones Triphasés PLAN 1 - PROCÉDÉS D’IMMOBILISATION 2 - FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE 3 - RALENTISSEMENT: Injection de courant continu 4 - FREINAGE A CONTRE COURANT 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

CAHIER DES CHARGES • Analyse du fonctionnement: GRAFCET 0 Immobilisation en position Position haute Ordre de descente Position basse Ordre de monter 11 Monter 21 Position haute atteinte Descendre Distance d’approche atteinte 22 Ralentir Position basse atteinte 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

CAHIER DES CHARGES • Schéma de puissance PE 3~ 50 Hz 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

1 - PROCÉDÉS D’IMMOBILISATION • Analyse du fonctionnement: GRAFCET 0 Immobilisation en position Position haute Ordre de descente Position basse Ordre de monter 11 Monter 21 Position haute atteinte Descendre Distance d’approche atteinte 22 Ralentir Position basse atteinte 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

1 - PROCÉDÉS D’IMMOBILISATION Frein à manque de tension PE PE 3~ 3~ 50 Hz 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

1 - PROCÉDÉS D’IMMOBILISATION Frein à manque de tension • Symboles Alimentation triphasée Alimentation monophasée Frein desserré 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

1 - PROCÉDÉS D’IMMOBILISATION Frein à manque de tension • Schéma constitutif 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

1 - PROCÉDÉS D’IMMOBILISATION Frein à manque de tension • Principe Au repos, la pression du ressort 107 maintient le disque 103 serré entre le plateau 106 et le flasque 36 b. 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

1 - PROCÉDÉS D’IMMOBILISATION Frein à manque de tension • Principe A la mise en route les bobines 109 sont alimentées, elles attirent le plateau 106 libérant le disque 103 Remarque: en cas de coupure d’alimentation électrique, il y a freinage (SÉCURITÉ LEVAGE) 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

2 - FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE Descente de la charge • Analyse du fonctionnement: GRAFCET 0 Immobilisation en position Position haute Ordre de descente Position basse Ordre de monter 11 Monter 21 Position haute atteinte Descendre Distance d’approche atteinte 22 Ralentir Position basse atteinte 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

2 - FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE Descente de la charge 3~ 50 Hz PE 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

2 - FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE Descente de la charge • Principe de base La charge entraîne le moteur au-delà de sa vitesse de synchronisme. Le moteur se comporte comme une génératrice asynchrone débitant sur le réseau. Naissance d’un couple de freinage. 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

2 - FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE Descente de la charge • Rappels 1. Loi de Faraday 2. Toute variation de flux dans une masse métallique provoque la naissance de courants induits (courants de Foucault) 3. 2. Loi de Lenz 4. Les courants induits s’opposent à la cause qui leur donne naissance. 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

2 - FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE Descente de la charge • Rappels 3. Principe de fonctionnement du moteur asynchrone Trois bobines décalées dans l’espace de 2∏/3 et alimentées par des tensions sinusoïdales déphasées de 2∏/3 élec créent un champ tournant à la vitesse angulaire ω. U=Umsin ωt H 2∏/3 U=Umsin (ωt+4∏/3) Vitesse ω U=Umsin (ωt+2∏/3) 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

2 - FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE Descente de la charge • Rappels 3. Principe de fonctionnement du moteur asynchrone Le champ tournant induit dans les conducteurs du rotor des courants qui d’après la loi de Lenz s’opposent à la cause qui leur donne naissance par la création d’un couple qui entraîne ses conducteurs à une vitesse proche de celle du champ tournant U=Umsin ωt H Vitesse ω T U=Umsin (ωt+4∏/3) U=Umsin (ωt+2∏/3) Vitesse ω(1 -g) 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

2 - FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE Descente de la charge • Principe d’un fonctionnement hypersynchrone Le rotor est entraîné à une vitesse supérieure à celle du champ tournant d’où variation de flux, naissance de courants induits et apparition d’un couple de freinage. Fonctionnement Générateur Fonctionnement Moteur U=Umsin ωt H Vitesse ω T U=Umsin (ωt+4∏/3) U=Umsin (ωt+2∏/3) Vitesse ωr 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

2 - FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE Descente de la charge T/Tn • Principe d’un fonctionnement hypersynchrone Moteur Génératrice Tmoteur • Détermination de la fréquence de rotation pendant la asynchrone phase de descente Trécepteur Tmoteur Vitesse de synchronisme Vitesse de descente N=ns(1+g) Vitesse de montée Vitesse de synchronisme n tr/mn N=ns(1 -g) 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

2 - FONCTIONNEMENT HYPERSYNCHRONE Descente de la charge • Fonctionnement dans les quatre quadrants Freinage AV Q 2 Q 3 Vitesse n (ω) P = Tω T<0 ω>0 P<0 n>0 AV P = Tω T>0 ω>0 P>0 Q 1 n>0 AV T<0 T>0 P = Tω T<0 ω<0 P = Tω T>0 ω<0 P>0 P<0 n<0 AR Moteur AV n<0 AR Couple T Q 4 Freinage AR 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

3 - RALENTISSEMENT: Injection de courant continu • Analyse du fonctionnement: GRAFCET 0 Immobilisation en position Position haute Ordre de descente Position basse Ordre de monter 11 Monter 21 Position haute atteinte Descendre Distance d’approche atteinte 22 Ralentir Position basse atteinte 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

3 - RALENTISSEMENT: Injection de courant continu PE 3~ 50 Hz 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

3 - RALENTISSEMENT: Injection de courant continu • Procédure Il faut séparer les bobinages statoriques du réseau d’alimentation, puis alimenter deux d’entre eux par une source continue Très Basse Tension (20 à 24 V) 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

3 - RALENTISSEMENT: Injection de courant continu • Principe Le champ magnétique est d’axe fixe, le rotor tourne (ωr), La variation de flux engendre des courants induits dans les conducteurs d’où naissance d’un couple résistant H L’intensité du couple de freinage dépend de l’intensité du courant injecté (entre 1, 3 et 1, 6 In) 20 V= T Vitesse ωr 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

3 - RALENTISSEMENT: Injection de courant continu • Autres exemples d’applications - Frein à courants de Foucault U= H MOTEUR disque -Procédé utilisé dans la plupart des modulateurs d’énergie ex: Altivar 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

4 - FREINAGE A CONTRE COURANT • Principe On inverse le sens de rotation du moteur alors que celui-ci tourne encore. Le champ tournant tend à entraîner le rotor en sens inverse Fonctionnement moteur U=Umsin ωt H Vitesse ω U=Umsin (ωt+4∏/3) U=Umsin (ωt+2∏/3) Vitesse ωr 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

4 - FREINAGE A CONTRE COURANT • Principe On inverse le sens de rotation du moteur alors que celui-ci tourne encore. Le champ tournant tend à entraîner le rotor en sens inverse Fonctionnement en freinage U=Umsin ωt H Vitesse ω U=Umsin (ωt+4∏/3) U=Umsin (ωt+2∏/3) Vitesse ωr 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

4 - FREINAGE A CONTRE COURANT • Principe On inverse le sens de rotation du moteur alors que celui-ci tourne encore. Le champ tournant tend à entraîner le rotor en sens inverse Fonctionnement en freinage U=Umsin ωt U=Umsin (ωt+2∏/3) Vitesse ω H U=Umsin (ωt+4∏/3) Vitesse ωr 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

4 - FREINAGE A CONTRE COURANT • Contrôle: Le freinage très brutal peut être modulé par l’insertion de résistances statoriques ou rotoriques, ces résistances qui servent également au démarrage doivent supporter des intensités plus importantes ~ 2 Id • Problème: Il faut interdire le redémarrage en sens inverse, pour cela on peut utiliser: -un relais de mesure statorique -un relais de mesure rotorique -un contact centrifuge -un dispositif chronométrique 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant

3~ 50 Hz U> 1 -Immobilisation 2 -Hypersynchrone 3 -Injection courant continu 4 -Contre courant