RÉSULTATS-DISCUSSION Partie simulation

Résultats des simulations

Déroulement de la simulation

Le simulation se déroule comme suit :
– Lancement du LamsS.exe ;
– Saisie des différents paramètres(fig.6.2) :
* Les paramètres du système triphasé (équilibré ou non) sur la zone Sypply ; * Les temps de calcul sur la zone Time ;
* Les paramètres du moteur sur la zone Parameters ; * Les paramètres du moteur sur la zone Load.
– Calcul ;
– Affichage.

 Résultats

Les résultats de la simulation se manifestent comme suit :
– Les premières résultats s’affichent sur la fenêtre de calcul, c’est-à-dire le taux de déséqui-libre de système triphasé d’alimentation (figure 6.4) ;
– Les différentes courbes sont affichées dans la fenêtre d’affichage.
Figure 6.4 – Premières résultats
Figure 6.5 – Les résultats

Discussion

Interprétation des résultats

Le comportement d’un MAS triphasé peut être tiré à partir des allures de ses grandeurs de sortie (Couple, vitesse, position,. . .) et des courants absorbés. Cette interprétation se base sur la description de chaque grandeur, leurs causes et conséquences.

Temps de démarrage

Le temps de démarrage est fonction du moment d’inertie, du couple développé par le moteur et de la nature et/ou de l’intensité des couples extérieurs. Les appels de courant doivent rester dans les limites définies dans figure 7.1.
Figure 7.1 – Abaque des limites des temps de démarrage [2]

Vitesse

Figure 7.2 – Vitesse du MAS triphasé – Résultat de la simulation
Description
La figure 7.2 se décrit comme suit :
– Dans l’intervalle du temps [0, 0.1] la vitesse augmente de zéro à une certaine valeur (c’est-à-dire que cet intervalle représente que le système se met en mouvement) avec une petite oscillation qui se traduit par des vibrations ;
– Diminue et change de sens à l’instant 0, 17 [s] (à peu près) ;
– Reste négative jusqu’à l’instant 1, 2 [s] (à peu près) mais varie (la valeur absolue de cette vitesse ne cesse d’augmenter jusqu’à l’instant de découplement du couple extérieur), autrement dit le rotor tourne dans le sens inverse ;
– L’intervalle [0.1 à 0.5] [s] représente le couplage du couple extérieur ou une perturbation.
– Change à nouveau de signe à t = 1, 2 [s] ;
– Continue d’augmenter et atteint son régime permanent à partir de l’instant 1, 90 [s] ;
– A partir du moment de découplage du charge, la vitesse augmente progressivement d’une façon plus ou moins linéaire.
– L’intervalle [0.5 à 1.90] [s] représente le temps de réponse .
Cause
D’après l’équation du mouvement (relation 1.11) le couple développé par le MAS triphasé doit être supérieur à tous les couples extérieurs, cependant il est incapable de le vaincre donc le rotor tourne dans le sens inverse.
Conséquence
– Pendant le moment où le rotor tourne en sens inverse (s > 1), le moteur fonctionne en tant que frein électromagnétique. Il tente de vaincre les forces extérieurs et faire tourner le rotor suivant le sens du champ tournant ;
– Longue période de démarrage.

Couples

Figure 7.3 – Couples électromécanique et extérieur – Résultats de la simulation
Description
– Les couples extérieurs sont la somme de frottement et charge, ils sont constants. La charge est appliquée entre 0, 1 à 0, 5 [s].
– Le couple électromécanique développé par le moteur est représenté par la courbe en bleu et présente une variation périodique entre deux valeurs positive et négative. Son enveloppe est une courbe quasi-linéaire de pente −40% environs jusqu’à l’instant 0, 4 [s]. Puis augmente progressivement pour atteindre une valeur crête à 1, 7 [s] et diminue brusquement jusqu’à une valeur égale à la valeur absolue des pertes mécaniques.
Cause
– Les couples extérieurs :
Ce couple est soit appliqué volontairement, soit lors des effets des charges du moteur quelle que soit l’ origine.
– Le couple électromécanique développé par le moteur :
C’est le couple obtenu par la conversion d’énergie électrique en énergie mécanique, c’est-à-dire que le destin du moteur est de produire ce couple. La variation ou oscillation du couple électromécanique est provoqué par l’effet du moment d’inertie (résistance de mise en rotation ou à une accélération angulaire) et/ou la mise en rotation du système au repos.
– Comme la charge n’est appliquée que dans un petit intervalle, même après la disparition du couple extérieur (marche à vide) le moteur développe encore du couple pour vaincre l’effet du couple extérieur et le moment d’inertie.
Conséquences
– Les variations périodiques du couple électromécanique provoque des fortes vibrations au niveau du moteur et de son entourage.
– La nature des couples extérieurs, la durée de son application et son intensité ont des influences sur le temps de démarrage, la vitesse et la nature du fonctionnement de la machine, . . .
– Les vibrations provoquent des fatigues prématurées des organes mécaniques du moteur (arbres, roulements,. . .), des détériorations ou déséquilibres des systèmes de fixation.
– L’application des deux moments opposés sur l’arbre provoque une torsion conduisant à une déformation ou une rupture.
Figure 7.4 – Contrainte lors du démarrage et le fort couple extérieur

Courants statoriques

Figure 7.5 – Courant statorique – Résultat du simulation
Description
Les courants absorbés présentent :
– Un pic de 6 p.u ;
– une périodicité et une fréquence restant égale á celle du réseau d’alimentation ;
– Une amplitude de 4, 8pu pendant l’intervalle du temps 0 à 1, 6 [s] ;
– Une diminution d’amplitude avant d’atteindre une valeur constante ;
– Un régime transitoire de 1, 9 [s] .
Causes
– Pour mettre en mouvement une charge au repos, le moteur doit développer un couple capable de vaincre le moment d’inertie, les pertes mécaniques et le couple extérieur. Or les enroulements statoriques sont le siège de flux (en présence des courants qui les parcours) qui va se transformer en couple électromécanique (d’après la relation 1.12).
– Selon le bilan de puissance (figure 2.8) et le bilan de conversion électromécanique (fi-gure 1.2), la puissance absorbée (ou énergie absorbé) autrement dit courant absorbé se transforme en plusieurs forme d’énergie (énergie mécanique, pertes Joule et pertes fer)
– Tout système a une tendance à vaincre ou à affronter toute charge extérieure qu’on lui applique jusque à l’instant où il ne le peut plus. Dans le cas du MAS triphasé, il tente toujours de vaincre toutes charges extérieures. Cependant sa capacité de pro-duire un couple est limitée par la capacité des circuits magnétiques à produire des flux (caractérisés par la relation (1.12) et la figure(7.6)).
Figure 7.6 – Correspondance entre flux et courants statoriques
Cette caractéristique explique la longue durée de haute amplitude du courant stato-rique. En tentant de produire d’avantage de flux, le système absorbe une grande quantité de courant, à cause de la non linéarité du CM (Variation de la perméance magnétique), le courant et le flux ne sont plus proportionnelles.
Conséquences
– Au niveau du circuit électrique :
L’effet Joule est un effet thermique qui se produit lors du passage du courant élec-trique dans un conducteur. Il se manifeste par une augmentation de l’énergie interne du conducteur et généralement de sa température et provoque :
? Des dégradations des isolants des enroulements qui peut entraîner des court circuits ;
? Dilatation des encoches qui peut provoquer des changements spatiaux des enroulement (C’est-à-dire désordre des emplacement des enroulements) ;
? Fusion des conducteurs lors des fortes intensités.
– Au niveau du circuit magnétique :
? Les propriétés magnétiques des matériaux sont en fonction de la température, plus ils s’échauffent plus la perméabilité magnétique diminue ;
? Un flux alternatif circulant dans un milieu ferromagnétique y génère des pertes qui se traduisent par un échauffement. Ces pertes sont caractérisés par :
– Les pertes par Hystérésis ;
– Les pertes par courants de Foucault.
– Au niveau des organes mécaniques :
Lors des échauffements provoqués par l’effet Joule, par Hystérésis et par courants de Foucault, les propriétés (dureté, limite d’élasticité, . . .) des organes mécaniques du moteur changent, entraînant des dégradations, des fatigues prématurées des roulements et les autres accessoires, . . .
– A l’entourage du moteur :
– Chute de tension ;
– Insécurité de l’installation ;
– Gaspillage d’énergie ;
– Destructions des machines ou outils liés au moteur ;
– …