Eprouve finale : Commande des machines 2022/2023

Cette publication contient Eprouve finale : Commande des machines 2022/2023 qui consiste à démontrer les notions qui sont vues dans les cours commande des machines.

Question de cours (4 pts)

1. Citer les différentes types de caractéristiques mécaniques des charges entrainées.
2. Comment changer le sens de la vitesse dans les moteurs à excitation série?
3. Comment obtenir les impulsions de la commande MLI pour l’onduleur de tension triphasé ?
4. Quels sont les modes de freinage d’un moteur à courant continu.

Exercice 1 (8 pts)

1^ère partie : Etude du convertisseur

Le montage utilisé est un redresseur en pont mixte monophasé d’un variateur de vitesse. On admet encore que le courant I_C = 4 A est parfaitement lissé grâce à L.

1. Quel type de conversion ?. Mentionner une application de  ce type de redresseur.
2. Hachurer les cases correspondant aux diodes et thyristors conductrices sur le document réponse, pour tous les intervalles de temps.
3. Tracer et déterminer U_moy « tension d’induit » de U_a(t), en fonction de Alph=60°. Calculer sa valeur.

2^ème Partie : Etude de la MCC

Soit une machine à aimants permanents. Les caractéristiques ce moteur sont : R_a = 0,5 Ω, K=0.45.

1. Essai à vide A vide : sous tension d’induit nominale U_moy, en appelant un courant d’induit I₀ = 2 A. Représenter le modèle équivalent, en fléchant la tension et le courant. Déterminer les pertes collectives à vide.

2. Démarrage en charge : On veut limiter à 8 A au démarrage. Quel la valeur de la résistance de démarrage. En déduire le couple électromagnétique de démarrage.

3. Fonctionnement en régime nominal : Calculer la puissance totale absorbée et le rendement de la machine.

4. Freinage : On limite la vitesse de la MCC en descente à 700tr/min. Calculer la E et le I_a. Montrer que la MCC fonctionne en génératrice.

3^ème partie : Asservissement de vitesse

1. Développer les équations électriques U(t), E(t), C_em (t) et l’équations mécaniques du moteur.
2. Trouver la transformée de Laplase des équations précédentes et compléter le shéma fonctionel de le document réponse.
3. Trouver la fonction transfert H\left(s\right)=\frac{\Omega\left(s\right)}{U\left(s\right)} .

Exercice 2 (8 pts)

1^ère partie : Étude de la machine asynchrone

Le schéma équivalent par phase en régime permanent du moteur asynchrone, à fuites magnétiques totalisées au stator, est donné par la figure suivante, on note V_s =220 V la valeur efficace de la tension simple d’alimentation. On donne : I_r= 5A, R_s=5Ω, R_r=2.1W, R_f=1KΩ, X_m= 70Ω, X= 20Ω, P=2, n_r=1450tr/min.

1. Calculer les puissances active, réactive et apparente.
2. Déterminer le rendement du moteur.
3. Montrer que le couple du démarrage est de la forme :

C_{dém}=\frac{9.55R_rV_s^2}{n_s{\lbrack{(R_s+R_r)}+x^2\rbrack}}

• Tracer la caractéristique C_em=f(n_s).

2^ème partie: Étude du convertisseur

Le circuit principal du système d’alimentation représenté par la figure suivant :

1. Exprimer les trois tensions sortie de onduleur en fonction des signaux de commande.
2. Exprimer les trois tensions simples de machine en fonction des signaux de commande.

3^ème partie: Commande des machines

Pour déterminer les instants de fermenter et d’ouverture (instants de commutation) des interrupteurs, on utilise la technique MLI.

1. Calculer l’indice de modulation et le coefficient de réglage de la MLI pour f_ref= 25 Hz.
2. Représenter les allures des signaux de commande (K₂).

4^ème partie: Étude de modélisation

Pour obtenir un système d’équations, on transforme les trois phases d’axes fixes du stator, en enroulements équivalents formés de deux bobinages d’axes en quadrature d, q tournant à la vitesse angulaire (Voir figure suivant).

1. Donner le nom de la transformation, et préciser son rôle.
2. Donner les expressions de flux statoriques et rotoriques de ce modèle en fonctions des courants, de l’inductance cyclique propre statorique et de l’inductance mutuelle cyclique.
3. Quelle est l’expression du couple estimé.

Bonne chance