Etude du moteur entraînant le compresseur.
Quatre
cylindres de 50 L sont remplis d'air à la pression de 300 bars grâce à
un compresseur. L'air est ensuite distribué vers les bouteilles à
travers des rampes munies de détendeurs qui ramènent la pression à 200
bars. Le compresseur est entraîné par un moteur asynchrone triphasé
dont l'étude fait l'objet de cette partie. Il est alimenté par le
réseau EDF 240 V / 400 V à travers un dispositif de commande et de
protection comme représenté ci-dessous :
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La plaque signalétique du moteur asynchrone comporte les indications suivantes :
240 V / 400 V ; 78 A / 45 A ; cos f = 0,85 ; 50 Hz ; 22 kW ; 1430 tr /min.
Ces données sont relative au fonctionnement nominal de la machine.
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Description des éléments magnétiques.
Quel est le nombre de paires de pôles. Expliciter la réponse.
1430 tr /min = 1430 / 60 = 23,8 tr/s
ns est légérement supérieure à 23,8 tout en étant un sous multiple de la
fréquence 50 Hz.
ns = 25 tr/s et le nombre de paires de pôle est p = 2.
Les enroulements sont-ils couplés en étoile ou en triangle ? Justifier.
Chaque
impédance est alimentée sous une tension
simple V=240
volts. Donc couplage étoile.
Bilan des pertes.
Faire le bilan des pertes pouvant apparaître au stator et au rotor de la machine.
Peut-on négliger certaines de ces pertes ? Justifier.
Les pertes par effet Joule
dans le rotor sont proportionnelles au glissement. Le glissement est égal à la différence de vitesse entre le rotor et le
champ statorique divisée par la fréquence de
rotation.
Le glissement étant faible, les pertes Joule dans le rotor sont faibles.
Les pertes fer sont négligeables au rotor.
Les pertes fer sont mesurées lors d'un essai à vide.
Les pertes par effet Joule au rotor sont proportionnelles au glissement.
En étoile, chaque enroulement est parcouru par le courant de ligne
IN d'où PJS = 3 rI²N pour les trois
enroulements. Il faut mesurer IN et connaître r, résistance d'un enroulement.
Fonctionnement au régime nominal.
Déterminer le glissement nominal gn.
n = 1430 / 60 = 23,83 tr/s ; ns = 1500/60 = 25 tr/s ; gn = (ns-n)/ ns = (25-23,83) / 25 = 4,67 10-2 (4,7 %).
Quelle est la valeur efficace IN de l'intensité du courant en ligne nominal ?
En couplage étoile, l'intensité du courant nominal en ligne est 45 A.
Calculer la vitesse angulaire nominale W.
25 tours/seconde ; 1 tour correspond à 6,28 rad, d'où W = 6,28*25 = 157 rad/s.
Que valent la puissance absorbée nominale Pan et la puissance utile nominale Pun ? En déduire le rendement nominal hn.
Pan = 3½UI cos f = 1,732 * 400 *45 * 0,85 =2,65 104 W = 26,5 kW.
Pun = 22 kW ; rendement nominal : Pun / Pan =22/26,5 =0,83 ( 83 %).
Calculer la valeur du moment du couple utile Gn.
Pun / W = 22 000 / 157 =140 Nm.
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Dispositifs de commande et de protection du moteur asynchrone.
F0 : séctionneur d'isolement avec fusible.
KM : le contacteur permet d'alimenter le moteur avec une commande manuelle ou automatique.
F1 : le relais thermique protège le moteur contre de trop grande intensité du courant.
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