Exercice N°5:
Soit un moteur à rotor bobiné de 30 KW, 440V, 900 tr/min, 60HZ, à circuit ouvert, le bobinage du stator étant alimenté à 440V, la tension entre les bages est de 240 V. On se propose d’utiliser ce moteur comme convertisseur de fréquence pour produire une puissance de 60 KW à une fréquence de 180 Hz. La fréquence du réseau etant 60 Hz, determiner:
- La vitesse et la puissance du moteur asynchrone M entraînant le convertisseur.
- La tension approximative aux bornes de la charge
Corrigés :
- On desire generer une frequence de 180Hz lorsque le stator est alimente a 60 Hz. Cela nous permet de cal euler le glissement s.
D’apres I’ equation on a:
fr = sf
180 = S X 60
s = 3
D’autre part, on a:
d’ou n = – 1800 tr/min
On doit done entraîner le convertisseur a une vitesse de 1800 tr/min. Le signe negatif signifie que l’on doit entraîner le rotor dans le sens inverse du champ tournant.
En se referant a la Fig. si dessous, Ia puissance Pjr que 1′ on veut foumir a la charge vaut: Pjr = Spr = 60 kW
Pr = 60/3 =20KW
La puissance transmise du bobinage du stator au rotor du convertisseur est done de 20 kW.
Le reste de la puissance requise par la charge doit donc provenir de la puissance mecanique fournie a I’arbre soit:
Pm = Pjr – P r = 60 – 20 = 40 kW
La puissance mecanique foumie a I’ arbre du convertisseur est de 40 kW et la puissance electrique foumie a son stator est de 20 kW. L’ecoulement des puissances est montre a la Fig. si dessous. Le moteur asynchrone M entrainant le convertisseur doit donc avoir une puissance de 40 kW a 1800 tr/min.
Le stator du convertisseur ne surchauffera pas. En effet, il absorbera une puissance Pe legerement plus grande que 20 kW pour suppléer aux pertes Joule Pjs et les pertes dans le fer P f Or, cette puissance est bien inferieure a sa puissance nominale de 30 kW. Le rotor ne surchauffera pas non plus, même s’ il debite une puissance de 60 kW. La puissance accrue provient du fait que la tension induite dans le rotor est trois fois plus elevee qu’ au repos, car la vitesse relative du rotor par rapport au champ tournant est trois fois plus grande qu’ au repos. Cependant, les pertes dans le fer du rotor seront elevees, car la frequence y est de 180 Hz; mais comme le rotor toume a deux fois sa vitesse normale, le refroidissement est plus efficace. :ssssss
- La tension approximative aux bornes de la charge sera:
E = sE0 = 3 X 240 V = 720 V
En fait, a cause de la chute dans les resistances et les reactances de fuite des enroulements, Ia tension sera legerement inferieure a 720 v.
