La modulation de l'énergie : machines à courant continu, moteurs asynchrones triphasés, applications au chauffage

Résumé du document

Les contraintes d'exploitation des systèmes demandent à leurs actionneurs une puissance variable, les solutions modulant l'énergie mécanique (réducteur, boîte de vitesses...) fournie par le moteur ont un mauvais rendement. Par contre, une modulation de l'énergie électrique, en amont du moteur, obtenue à l'aide de semi-conducteurs s'effectue avec un bon rendement (voisin de 95 %).

Extraits

[...] Signal de commande du transistor T II Les moteurs asynchrones triphasés 1. La station de distribution d'eau Pour maintenir la pression dans la station de distribution d'eau, la vitesse du moteur est en permanence modifiée en fonction du débit. Le convertisseur de fréquence produit une tension alternative de fréquence variable, la vitesse du moteur est alors fonction de cette fréquence : La figure ci-contre et le schéma ci-dessous donnent les représentations fonctionnelles et schématiques d'un convertisseur de fréquence à modulation de largeur d'impulsion (MLI) composé d'un redresseur triphasé, d'un filtrage par capacité et d'un onduleur à transistors. [...]

[...] si α = 0 la puissance dégagée est maximale, si α tend vers π la puissance tend vers zéro. Ce montage a deux inconvénients : - la relation entre la puissance et l'angle d'amorçage n'est pas linéaire, - et surtout, le courant prélevé sur le réseau n'est pas de forme sinusoïdale ( pollution harmonique (parasites) Une autre solution : les gradateurs à trains d'ondes entières Pour avoir une loi de commande linéaire et prélever sur le réseau un courant sinusoïdal, on utilise les gradateurs à trains d'ondes entières. [...]

[...] La variation de vitesse du moteur à courant continu est obtenue par la modification de la tension moyenne appliquée à son induit, cette tension est obtenue à partir du réseau triphasé à l'aide d'un pont redresseur à thyristors. Le thyristor est un semi-conducteur se comportant comme une diode nécessitant pour sa mise en conduction une impulsion sur sa gâchette. La tension moyenne est fonction de l'angle de commande α des thyristors (α : angle de retard entre le passage à la valeur zéro de la tension et l'instant de commande du thyristor concerné). [...]

[...] Par contre, une modulation de l'énergie électrique, en amont du moteur, obtenue à l'aide de semi-conducteurs s'effectue avec un bon rendement (voisin de 95 Ce besoin de modulation de l'énergie est mis en évidence à partir de deux exemples : - le contrôle de la vitesse de déplacement de la cabine d'un téléphérique . - Le maintien de la pression quel que soit le débit pour une station de distribution d'eau . I. Les machines à courant continu 1. Exemple du téléphérique Le profil de la vitesse en fonction du temps pour un déplacement de la cabine est décomposé en trois zones : Partie 1 : l'accélération est maîtrisée, la vitesse croit lentement. [...]

[...] La solution consiste à combiner les évolutions de fréquence et de tension dans un rapport constant, le couple est alors constant. C'est un variateur à loi U/f constant. La solution la plus récente et la plus performante est le variateur à contrôle vectoriel de flux. Il permet de maîtriser séparément le courant magnétisant et le courant actif. Le variateur vectoriel reçoit : des informations sur la vitesse et la position du rotor à l'aide d'un codeur incrémental accouplé au moteur et il mesure aussi le courant absorbé. [...]