Electronique pratique

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mercredi 12 janvier 2011

10 Exercices sur le moteur asynchrone.

Exercice 1:
Un moteur asynchrone tourne à 965 tr/min avec un glissement de 3,5 %.
Déterminer le nombre de pôles du moteur sachant que la fréquence du réseau est f = 50 Hz.

Exercice2:
Les enroulements d'un moteur asynchrone triphasé sont couplés en triangle.
La résistance d'un enroulement est R = 0,5 W, le courant de ligne est I = 10 A.
Calculer les pertes Joule dans le stator.

Exercice3:
Dans ce procédé de démarrage, le stator est couplé en étoile pendant le démarrage, puis en
triangle pour le fonctionnement normal.
1- Montrer que le courant de ligne consommé en couplage étoile est trois fois plus petit
qu’en couplage triangle.
2- On admet que le couple utile du moteur est proportionnel au carré de la tension.
Montrer que le couple utile est divisé par trois pendant la phase de démarrage.
3- Quel est l’avantage du démarrage « étoile – triangle » ?
Quel est son inconvénient ?

Exercice4:
Les tensions indiquées sur la plaque signalétique d'un moteur triphasé sont :
400 V / 690 V 50 Hz
(cela signifie que la tension nominale aux bornes d’un enroulement est de 400 V).
Quel doit être le couplage du moteur sur un réseau triphasé 230 V / 400 V ?
Et sur un réseau triphasé 400 V / 690 V ?

Exercice 5:

La plaque signalétique du moteur asynchrone d’une fraiseuse porte les indications suivantes :
3 ~ 50 Hz
D 220 V 11 A
Y 380 V 6,4 A
1455 tr/min cos j = 0,80
1- Le moteur est alimenté par un réseau triphasé 50 Hz, 380 V entre phases.
Quel doit être le couplage de ses enroulements pour qu’il fonctionne normalement ?
2- Quel est le nombre de pôles du stator ?
3- Calculer le glissement nominal (en %).
4- Un essai à vide sous tension nominale donne :
- puissance absorbée : Pa = 260 W
- intensité du courant de ligne : I = 3,2 A
Les pertes mécaniques sont évaluées à 130 W.
La mesure à chaud de la résistance d’un enroulement du stator donne r = 0,65 W.
En déduire les pertes fer.
5- Pour le fonctionnement nominal, calculer :
- les pertes par effet Joule au stator
- les pertes par effet Joule au rotor
- le rendement
- le couple utile Tu

Exercice6:

Un moteur triphasé tétrapolaire à cage d’écureuil possède les caractéristiques suivantes :
230 V / 400 V 50 Hz.
La résistance d'un enroulement statorique, mesurée à chaud, est R = 0,70 W.
Ce moteur est alimenté par un réseau 400 V entre phases.
1- Déterminer :
- le couplage du moteur
- la vitesse de synchronisme
2- A vide, le moteur tourne à une vitesse proche de la vitesse de synchronisme, absorbe un
courant de 5,35 A et une puissance de 845 W.
Déterminer :
- les pertes Joule statoriques à vide
- les pertes fer statoriques sachant que les pertes mécaniques s’élèvent à 500 W.
3- A la charge nominale, le courant statorique est de 16,5 A, le facteur de puissance de 0,83 et
la vitesse de rotation de 1400 tr/min.
Calculer :
- les pertes Joule statoriques en charge
- la puissance absorbée
- la puissance transmise au rotor (les pertes fer statoriques sont sensiblement les mêmes
qu’à vide)
- le glissement
- les pertes Joule rotoriques en charge
- la puissance utile en bout d'arbre (les pertes mécaniques sont sensiblement les mêmes qu’à
vide)
- le moment du couple utile
- le rendement.

Exercice7:
La caractéristique mécanique d'un moteur asynchrone est donnée ci-dessous :
1- Ce moteur entraîne un compresseur dont le couple résistant est constant et égal à 4 Nm.
1-1- Le démarrage en charge du moteur est-il possible ?
1-2- Dans la zone utile, vérifier que Tu = - 0,12n + 120
1-3- Déterminer la vitesse de rotation de l'ensemble en régime établi.
1-4- Calculer la puissance transmise au compresseur par le moteur.
2- Ce moteur est maintenant utilisé pour entraîner une pompe dont le couple résistant est
donné en fonction de la vitesse de rotation par la relation suivante :
Tr = 10-5 n² avec Tr en Nm et n en tr/min.
2-1- Représenter sur le graphique précédent la courbe Tr (n).
2-2- En régime établi, déterminer la vitesse de rotation de l'ensemble ainsi que le couple utile
du moteur.

Exercice8:
Un moteur asynchrone à cage est alimenté par un réseau triphasé de fréquence 50 Hz, de
tensions entre phases égales à 380 V.
Il a été soumis aux essais suivants :
A vide :
Puissance absorbée : PV = 360 W
Intensité du courant de ligne : IV = 3,6 A
Fréquence de rotation : nV = 2 995 tr/min.
En charge :
Puissance absorbée : P = 4 560 W
Intensité du courant de ligne : I = 8,1 A
Fréquence de rotation : n = 2 880 tr/min
Les enroulements du stator sont couplés en étoile ; la résistance de chacun d’eux vaut 0,75 W.
Les pertes fer sont évaluées à 130 W.
1- Quelle est la vitesse de synchronisme ?
En déduire le glissement en charge.
2- Pour le fonctionnement à vide :
Calculer les pertes Joule au stator.
Justifier que les pertes Joule au rotor sont négligeables.
En déduire les pertes mécaniques.
3- Calculer pour le fonctionnement en charge :
- les pertes Joule au stator et au rotor
- la puissance utile et le moment du couple utile Tu
- le rendement du moteur
4- Le moteur entraîne maintenant une pompe dont le moment du couple résistant Tr est
proportionnel à la fréquence de rotation et vaut 18 Nm à 3 000 tr/min.
Dans sa partie utile, la caractéristique mécanique Tu(n) du moteur peut être assimilée à une
droite.
Déterminer la vitesse de rotation du groupe moteur-pompe.

Exercice9:
Un moteur asynchrone triphasé tétrapolaire 220 V / 380 V à cage est alimenté par un réseau
220 V entre phases, 50 Hz.
Un essai à vide à une fréquence de rotation très proche du synchronisme a donné pour la
puissance absorbée et le facteur de puissance : Pv = 500 W et cos jv = 0,157.
Un essai en charge a donné:
- intensité du courant absorbé : I = 12,2 A
- glissement : g = 6 %
- puissance absorbée : Pa = 3340 W.
La résistance d'un enroulement statorique est r = 1,0 W.
1-1- Quelle est, des deux tensions indiquées sur la plaque signalétique, celle que peut
supporter un enroulement du stator ?
1-2- En déduire le couplage du stator sur le réseau 220 V.
2- Pour le fonctionnement à vide, calculer :
2-1- la fréquence de rotation nv supposée égale à la fréquence de synchronisme
2-2- l'intensité du courant en ligne Iv
2-3- la valeur des pertes Joule dans le stator pJs v
2-4- la valeur des pertes dans le fer du stator pfs, supposées égales aux pertes mécaniques pm
3- Pour le fonctionnement en charge, calculer :
3-1- la fréquence de rotation (en tr/min)
3-2- la puissance transmise au rotor Ptr et le moment du couple électromagnétique Tem
3-3- la puissance utile Pu et le rendement h
3-4- le moment du couple utile Tu
4- Le moteur entraîne une machine dont le moment du couple résistant (en Nm) est donné en
fonction de la fréquence de rotation n (en tr/min) par la relation :
Tr = 8×10-6 n²
La partie utile de la caractéristique mécanique du moteur est assimilée à une droite.
Déterminer la relation entre Tu et n (on prendra Tu = 17,5 Nm pour n = 1410 tr/min).
En déduire la fréquence de rotation du groupe.
Calculer la puissance utile du moteur.

Exercice10:




Le rendement d’un moteur est par définition : h = Putile / Pabsorbée
1- A partir du bilan de puissance du moteur, montrer que le rendement peut s’écrire :
2- Applications numériques
Un moteur possédant deux paires de pôles est alimenté par un réseau de fréquence 50 hertz.
Au fonctionnement nominal, on mesure :
Vitesse de rotation : 1425 tr/min
Puissance absorbée : 1,9 kW
Pertes fer : 90 W
Pertes mécaniques : 60 W
Courant absorbé : 3,4 A
2-1- Calculer le glissement g.
2-2- Calculer les pertes Joule au stator sachant que la résistance d’un enroulement
statorique est de 5,5 W et que le couplage est en étoile.
2-3- En déduire le rendement nominal.
3- Montrer que le rendement d’un moteur asynchrone est toujours inférieur à (1 - g).

1 commentaire:

  1. merci pour votre efforts
    d'exercice comme tu posé sont rarement dans l'internet...merci
    http://electrigen.blogspot.com/

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