Procédés de réglage de vitesse

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Cette publication contient la leçon N° 6 de la commande des machines électriques. Proposé et rédigé par Dr Khader Saad

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On peut définir les paramètres qui permettent de faire varier la vitesse d’un MCC, qui se résument en la relation de la vitesse d’un moteur à courant continu :

L’importance d’un moteur dans les différentes applications industrielles réside dans le fait qu’on puisse contrôler sa vitesse de rotation. Pour une charge donnée c.à.d. le courant Ia (la vitesse est fonction des trois variables (Ua, Ra, ϕ)). Comme indiquée par l’équation de vitesse, donc pour faire varier la vitesse, on doit procéder à la régulation de ces trois paramètres :

  • L’action sur la résistance d’induit (réglage rhéostatique) ; par l’insertion d’un rhéostat à l’induit du moteur ;
  • L’action sur le flux d’excitation (réglage par le flux) ; par l’insertion d’un rhéostat du champ à l’inducteur du moteur ;
  • L’action sur la tension d’alimentation d’induit (réglage par la tension) ; par l’association d’un convertisseur statique à l’induit du moteur, dénommé un réglage par la tension.

Proposons-nous d’étudier les différentes méthodes de réglage de la vitesse d’un moteur shunt qui entraine une charge mécanique dont le couple résistant est constant.

III.17.1 Réglage rhéostatique

On fixe la tension d’alimentation et le flux à leur valeur nominale, on peut réduire la vitesse en augmentant la résistance de l’induit à l’aide d’un rhéostat (Rh) branché en série avec l’induit. Lorsqu’on augmente Rh, le couple T diminue. On a en paramétriques les relations suivantes :

D’après cette équation, nous obtenons un faisceau de caractéristiques (de droites) concourantes.

Ce réglage est mauvais à la fois sur le plan technique et sur le plan économique. En effet, ce procédé de réglage n’est utilisé que pour le démarrage ou le freinage.

III.17.2 Réglage par le flux

Avec : U = Un et I = In, la vitesse du moteur est inversement proportionnelle au flux et donc au courant d’excitation (Ie), on a toujours intérêt à l’appliquer le flux maximal lors du démarrage. Ensuite dès que la vitesse nominale sera atteinte, il sera possible de réduire le flux si ont eu soin d’insérer dans le circuit de l’inducteur un rhéostat de champ, rhéostat qui était en court-circuit pendant le démarrage.

Procédés de réglage de vitesse

L’action sur le courant d’excitation permet donc essentiellement d’accroître la vitesse à partir du point de fonctionnement nominal jusqu’à la vitesse maximale supportable par le moteur. On obtient les caractéristiques (Fig. 13). Le rendement du moteur ne sera pas modifié. Toutefois il y a lieu de faire les remarques suivantes :

  • Avec ce procédé on ne peut qu’augmenter la vitesse du moteur par rapport à sa vitesse normale ;
  • Si le couple est constant, l’intensité augmentera quand on diminuera le flux et le moteur risquera de chauffer.

Ce mode est préférable pour un entrainement à puissance constante. On a les relations suivantes :

Ce mode de réglage est mauvais du point de vue technique. Alors qu’il est bon du point de vue économique. Il est utilisé en mode de survitesse (pour Ω >Ωn), du flux nominal jusqu’à un flux minimal.

III.17.3 Réglage par la tension d’induit

Le flux d’excitation étant fixé à sa valeur nominale, la vitesse peut être variée d’une valeur nulle à la valeur nominale en variant la tension d’induit de zéro à la valeur nominale. En vertu des relations :

Les caractéristiques se déplacent parallèlement par rapport à la caractéristique d’origine, comme le montre la figure suivante :

Ce mode de réglage qui permet de réduire la vitesse d’un groupe moteur-machine entraînée est excellent d’une part du point de vue technique car les caractéristiques ne sont pas déformées (elles conservent leur allure shunt), d’autre part du point du vue économique car aucune énergie n’étant gaspillée dans des rhéostats. Le rendement demeure élevé à toutes les vitesses.

En résumé ; Pour récapituler ; la variation de vitesse d’une MCC se réalise en deux parties ; selon la Fig. 15.

  • Fonctionnement à flux constant, ϕ = ϕn, ce qui revient au réglage par la tension d’induit ;
  • Fonctionnement à flux variable, c’est le mode de fonctionnement en défluxage, ce qui revient au réglage par l’inducteur.

FIN

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