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Estimation
des paramètres d'un moteur asynchrone triphasé selon le schéma de Steinmetz
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Moteur à cage d'écureuil
branché en étoile : modèle équivalent rapporté au stator
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Ci-dessus la modélisation d'une
phase, sachant que les 3 phases sont identiques entre elles
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V1 : tension simple (entre phase et
neutre) . Remarque : tension simple = tension entre phases / racine(3)
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I1 : courant en ligne ou dans une
phase avec branchement étoile.
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X1 : réactance de fuite d'une bobine
de stator (flux magnétique qui ne coupe pas les deux enroulements)
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R1 : résistance d'une bobine de
stator
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Z1 = R1 + jX1 : impédance propre
d'une bobine de stator
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Im : courant de magnétisation de la
carcasse du moteur (essentiellement utilisé au niveau de l'entrefer)
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Xm : réactance réelle intervenant
dans la puissance réactive qui produit le champ magnétique tournant
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Rm : résistance fictive intervenant
dans la puissance réelle perdue dans la carcasse magnétique
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S1 : puissance complexe transmise au
moteur
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Sg : puissance complexe transmise au
rotor, via l'entrefer (gap)
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V'2 : tension d'une phase du rotor,
transformée à la fréquence du stator
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I'2 : courant d'une phase du rotor,
transformé à la fréquence du stator
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Z'2 = R'2 + jX'2 : impédance propre
d'une phase du rotor, transformée à la fréquence du stator
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X'2 : réactance de fuite magnétique
du rotor, transformée au stator (flux magnétique qui ne coupe pas les deux
enroulements)
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R'2 : résistance d'une phase du
bobinage de rotor, transformée au stator
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I'2 : courant circulant dans une
phase du rotor
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Rc = R'2*(1-s)/s : résistance
fictive qui permet de modéliser la puissance mécanique totale en sortie Ps =
3.I'2².R'2(1-s)/s
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Rem.: cette puissance mécanique
totale inclut les pertes de frottement et du ventilateur: la puissance utile
est légèrement inférieure
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s : glissement = (vitesse de
synchronisme - vitesse réelle) / vitesse de synchronisme
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Attention :
n'entreprenez pas les mesures suivantes si vous n'avez pas les connaissances
et la pratique nécessaires en électrotechnique
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Les tensions et courants
en jeu sont dangereux et peuvent être mortels
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Cette méthode ne permet
qu'une évaluation des différents paramètres du moteur, en régime équilibré,
et sans harmoniques
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Matériel nécessaire :
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1 batterie 12 V
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1 ampoule de phare auto
12V 55W environ
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3 charges résistives
adaptées : exemple projecteurs halogènes 500W 220V
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Un multimètre ou pince
mesurant tension et courant en continu
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Exemple : multimètre
Fluke 185 ou pince Fluke 318
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Un appareil mesurant
tension, courant et puissance (en monophasé ou triphasé) RMS en alternatif
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Exemple : oscilloscope
Fluke 196B avec pince Fluke i410
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Exemple : analyseur Fluke
43B avec pince 80i-500s ou boucle i2000 Flex
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Des
câblages propres et sûrs, un contacteur de ligne, une alimentation avec
disjoncteur Am et différentiel 30 mA
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Complétez les cases
bleues ci-dessous
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Les autres cases sont
obtenues par des calculs
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1
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Lire les valeurs
suivantes sur la plaque signalétique du moteur :
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Tension nominale entre
phases, moteur cablé en étoile
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V
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Courant nominal dans une
phase, moteur cablé en étoile
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A
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Puissance utile à l'arbre
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W
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|
Fréquence du courant
secteur
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Hz
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Vitesse de rotation
nominale en moteur
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tr/mn
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Facteur de puissance
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De ces premières
indications on peut déjà tirer les informations suivantes :
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Nombre de pôles
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|
pôles
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Vitesse de synchronisme
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tr/mn
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Tension aux bornes d'une
bobine
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V
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|
Courant dans une bobine
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A
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|
Glissement (multipliez le
résultat par 100 si vous voulez des %)
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|
Couple utile à l'arbre
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Nm
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Puissance transmise au
rotor
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W
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|
Pertes au rotor
(essentiellement des pertes cuivre)
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W
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|
Puissance électrique
apparente absorbée
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VA
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Puissance électrique
active absorbée
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|
W
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|
Rendement global du
moteur
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%
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|
Puissance active absorbée
par phase
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W
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|
Puissance réactive
absorbée par phase
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VAR
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|
Impédance apparente d'une
bobine
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Ohm
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|
Déphasage Phi dans une
bobine
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rad
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Tangente (Phi)
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|
Partie résistance de
l'impédance apparente d'un bobine
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|
Ohm
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|
Partie réactance de
l'impédance apparente d'une bobine
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|
Ohm
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|
Tension
minimale de service de condensateurs branchés en étoile pour ramener à 1 le
facteur de puissance
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V
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|
Valeur
des condensateurs branchés en étoile pour ramener à 1 le facteur de puissance
à P nominale
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µF
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2
|
Débrancher le moteur du
secteur, laisser les barrettes de connexion en position étoile
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Alimenter
entre 2 bornes par la batterie 12V, en série avec si besoin l'ampoule de
phare pour limiter le courant
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Mesurer le courant
continu absorbé par les bobinages (il y a alors 2 bobinages en série)
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A
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Mesurer la tension
continue appliquée aux bobinages
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V
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De ces mesures, on peut
tirer l'information suivante :
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Valeur calculée de R1
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Ohm
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3
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Rebrancher le moteur,
barrettes en étoile. Le moteur doit être fixé sur son socle
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L'axe doit pouvoir
tourner librement. Démarrer le moteur et le laisser tourner à vide
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Mesurer les valeurs
ci-dessous
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Mesurer la tension entre
phases
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V
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Mesurer la puissance
active absorbée par le moteur sur une phase
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W
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Mesurer la puissance
réactive absorbée par le moteur sur une phase
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VAR
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|
De ces mesures on peut
tirer les informations suivantes :
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Valeur calculée de Rm
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|
Ohm
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Valeur calculée de Xm
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|
Ohm
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4
|
Laisser
les barettes en étoile, et le moteur bridé sur son socle, bloquer solidement
l'axe du moteur
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Alimenter le moteur en
interposant en série avec chaque bobinage une charge résistive adaptée
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|
Mesurer les valeurs ci-dessous
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|
Mesurer la tension entre
phases
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|
V
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|
|
Mesurer la puissance
active absorbée par le moteur sur une phase
|
|
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|
|
W
|
|
|
Mesurer la puissance
réactive absorbée par le moteur sur une phase
|
|
|
|
|
VAR
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|
De ces mesures on peut
tirer les informations suivantes :
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Valeur calculée de R'2
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|
Ohm
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|
Valeur estimée de X1
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|
|
Ohm
|
|
|
Valeur estimée de X'2
|
|
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|
|
|
|
|
Ohm
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|
Vitesses
de synchronisme (tr/mn)
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|
Nombre de pôles
|
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5
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Récapitulatif
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Couplage
|
Etoile
|
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|
R1
|
|
Ohm
|
|
|
X1
|
|
Ohm
|
|
|
R'2
|
|
Ohm
|
|
|
X'2
|
|
Ohm
|
|
|
Rm
|
|
Ohm
|
|
|
Xm
|
|
Ohm
|
|
|
|
|
|
|
|
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