Récupération d'energie avec variateur de moteur asynchrone

[gcortex]

Bonjour à tous,

comment sont pilotés les transistors pour récupérer l'énergie dans le cas d'un variateur de fréquence ?

Merci
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[DAUDET78]

Pont H quatre quadrants
Quatre questions différentes sur le même sujet .... tu te comportes en newbie !

[gcortex]

Pont H quatre quadrants

Merci. Je vois très bien le principe pour un moteur synchrone mais pas asynchrone

[gcortex]

tu te comportes en newbie !

Comme tous ceux qui sortent des écoles

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

Comme tous ceux qui sortent des écoles

C'est quoi le problème métaphysique de tes six questions ? Tu as un rapport, un projet, une thèse à faire ?

[gcortex]

C'est quoi le problème métaphysique de tes six questions ? Tu as un rapport, un projet, une thèse à faire ?

Oui tu as raison ce sont des questions métaphysiques. Juste pour ma culture.
Dans ma jeunesse c'était schéma -> courbe -> équa diff et zéro explication.
Je n'ai rien à faire pour l'instant mais probablement à l'avenir.

[Zenertransil]

Bonjour,

Merci. Je vois très bien le principe pour un moteur synchrone mais pas asynchrone

C'est un peu plus complexe, effectivement! Côté récupération pure, c'est du pont en H quatre quadrants traditionnel. La différence vient du fait qu'il faut continuer à exciter la machine pour récupérer de l'énergie.

En fait, tu lui fournis du réactif, et elle te fournit de l'actif... La différence avec la MS, c'est que la MS impose la fréquence, et tu n'as qu'à imposer la valeur efficace du courant (dont la fréquence décroît linéairement au freinage). La MAS ne l'impose pas, elle te laisse faire! Tu peux même la faire débiter à 0Hz, c'est à dire en continu : c'est un freinage par injection de courant continu, tu fonctionnes en génératrice décrochée (le point tout à gauche de la caractéristique T=f(omega). Génératrice ou pas, il ne faut pas oublier les fondamentaux de la MAS : il y a toujours un glissement, et il conditionne le couple!



Donc admettons que ton rotor tourne à 50Hz. Tu "envoies" à ta machine un courant à 45Hz -> tu as un glissement de (ns-n)/ns = (45-50)/45 = -11% environ (note le signe négatif : on est en génératrice). Tu imposes donc un couple résistant qui dépend des caractéristiques de la machine : dans un premier temps, il monte avec le glissement (partie linéaire, symétrique du fonctionnement moteur), puis tu as un arrondi, et il redescend. Il ne faut surtout pas se trouver après, puisque le freinage y est moins efficace...

Si la charge est active et maintient la vitesse, ça peut durer comme ça longtemps. Si c'est une inertie, la vitesse va diminuer puisque le rotor va tenter de se remettre à son nouveau synchronisme : il ralentit et va se stabiliser à 45Hz... En fonctionnement moteur. Ce n'est pas souhaitable si le but est de l'arrêter, bien évidemment. D'où la contrainte particulière : si on veut un couple décélérateur constant, il faut imposer à la machine un GLISSEMENT constant, et non une FRÉQUENCE constante! Donc la fréquence des courants "envoyés" à la machine va diminuer en même temps que la vitesse, de manière à maintenir un écart relatif constant. Pour en revenir à l'injection de courant continu, tu travailles à g= -100%, et on voit au premier coup d'oeil que ce n'est pas là que le couple est maximal...

Les variateurs intelligents gèrent ça tout seuls : tu leur dis en combien de temps tu veux ralentir, et ils ajustent le glissement en conséquence, en respectant des courbes paramétrables (linéaire, U, S,...)

C'est un peu plus compliqué que pour la machine synchrone! Je reviens sur mes guillemets : je dis "envoyer", et j'ai le droit, même si l'énergie remonte à travers le pont. Car les courants sont des nombres complexes ! Le courant imaginaire (réactif) va vers la machine (charge inductive), le courant réel (utile) remonte. On a donc un angle de phase compris entre 90° et 180° par rapport aux tension appliquées.

Il est intéressant de noter qu'une machine asynchrone n'a pas de FEM... C'est, par constitution, impossible! C'est pour ça qu'il faut l'exciter : si tu branches une caisse de charge sur une machine asynchrone en roue libre, elle reste en roue libre, elle ne freine pas. La FEM vient de l'interaction entre un champ et un lieu d'induction (bobinage), à condition qu'ils soient indépendants. Or dans la MAS le champ rotorique est issu du champ statorique (->induction)! Sans excitation, c'est une cage en ferraille qui tourne dans des bobines... Et rien ne se passe. Si on n'alimente pas le stator, pas de champ statorique -> pas de champ rotorique. Pas de champ rotorique, donc pas d'induction possible sur le stator...



On voit sans souci certains avantages de la génératrice asynchrone : elle ne produit pas de réactif (impossible!), et elle est plus souple quand à la synchronisation rotor/stator. En effet, si l'alternateur est relié au réseau 50Hz, il a intérêt à tourner à 50Hz comme auparavant, je ne considère que des machines bipolaires... Inutile de compliquer les choses!, sinon gare au conflit : l'un débite dans l'autre. La stabilité est critique, car les deux veulent imposer leur fréquence, et c'est le plus costaud qui a le dernier mot. Avec la machine asynchrone, aucun problème : stator raccordé au réseau, l'excitation, donc le champ qui porte les transferts d'énergie, est à 50Hz. Le rotor, s'il ne subit aucune contrainte, va venir se stabiliser à 50Hz aussi. Si la charge lui impose de tourner moins vite que le synchronisme, alors la machine tente de l'accélérer pour le rattraper : elle fournit de la puissance active -> fonctionnement moteur. Si la charge lui impose de tourner plus vite que le synchronisme, alors la machine tente de ralentir la charge pour le rattraper : elle absorbe de la puissance active -> fonctionnement génératrice.

Et pas de conflit de fréquence... Alors évidemment, il vaut mieux rester dans la partie (quasi) linéaire de la caractéristique T=f(omega), puisqu'on a bien une rétroaction négative naturelle : plus on s'éloigne du synchronisme, plus le couple augmente en valeur efficace, et donc plus le rotor tend à se rapprocher du synchronisme, en accélérant ou en décélérant.


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La machine asynchrone est une merveille de technologie et de simplicité, qu'on utilise de mieux en mieux... Les lois de commande sont bien plus complexes pour que les autres machines, mais la commande vectorielle à flux orienté et le DTC ont permis de la rendre aussi efficace que la machine synchrone... Sans les inconvénients de celle-ci, et pour un coût et une maintenance bien plus faibles (ne pas oublier que les grosses (>MVA) machines synchrones ne sont quasiment jamais des brushless, donc entretien des bagues lisses).

La deuxième merveille du genre, à mes yeux, c'est la MADA : c'est un moteur asynchrone à rotor bobiné, qui possède une souplesse d'utilisation extrêmement impressionnante, et qui compense son entretien accru (il y a des bagues lisses!) par une réduction substantielle du coût du variateur associé : pour une machine de 10MVA, le variateur ne fait que 2-3MVA...

Pour ceux que ça intéresse, regardez le sujet de BTS Électrotechnique 2014 : c'est celui que j'ai passé, c'était pas mal fait du tout!

[gcortex]

Merci Zenertransil. Tu es très pédagogique. Comment çà se passe au niveau des transistors ?

[polo974]

Bonjour,
...
On voit sans souci certains avantages de la génératrice asynchrone : elle ne produit pas de réactif (impossible!)...

Bizarre, bizarre, je me demande pourquoi on avait une caisse de condos commutables au pied de l'éolienne (à machine asynchrone 2 vitesses)...

Bon, enfin, disons qu'on en avait tant qu'ils n'avaient pas à moitié explosés (style méga pop corn)...

Mais depuis, ils ont tous été remplacés et edf est content...