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Auteur(s)
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Faouzi BEN AMMAR : Docteur de l’Institut national polytechnique de Toulouse – ENSEEIHT - Ingénieur FST Monastir, Tunisie - Maître-assistant à l’Institut national des sciences appliquées et de technologie de Tunis - Ancien ingénieur de développement à la division des équipements industriels de Cegelec – Belfort (Alstom)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le concept du contrôle vectoriel de flux, né au milieu des années 1980, a révolutionné le domaine de la variation de vitesse, en quête permanente de performances. La voie est dès lors tracée pour les chercheurs et les ingénieurs dans différentes disciplines (automatique, électrotechnique, électronique de puissance, informatique industrielle, microélectronique, instrumentation…) pour développer plusieurs variantes d’algorithmes de commande émergeant du concept de l’orientation du flux des machines asynchrones.
L’indépendance naturelle entre la création du flux et la production du couple est manifestement la propriété intrinsèque fondamentale d’une machine à courant continu à excitation séparée. L’objectif du contrôle vectoriel d’une machine asynchrone à cage est de reproduire la quadrature entre le vecteur courant et le vecteur flux. La complexité de la commande réside dans le fait que le courant et le flux sont des variables fortement couplées et que toute action sur l’une d’entre elles se répercute sur l’autre.
Nous avons évité la vulgarisation excessive du concept de l’orientation du flux, qui aurait risqué de masquer les détails, qui sont d’une importance capitale pour tirer de la machine à induction le maximum de performances statiques et dynamiques.
L’usage des transformations mathématiques est inéluctablement la clé de voûte pour comprendre les mécanismes du contrôle vectoriel du flux. Durant notre exposé, nous montrerons que le calcul matriciel, la théorie à deux axes et la manipulation des vecteurs spatiaux apportent les outils indispensables pour passer d’une présentation réelle d’une machine asynchrone triphasée à la présentation d’une machine asynchrone fictive à enroulements orthogonaux.
Pour satisfaire des cahiers des charges de plus en plus contraignants, il est nécessaire d’adopter une approche globale multidisciplinaire qui tienne compte de toutes les corrélations intervenant directement dans l’association commande-convertisseur-machine.
La mise en œuvre et l’industrialisation du contrôle de flux sont traitées dans l’article [D 3 564].
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Le modèle d’action de la machine à courant continuArticle inclus dans l'offre
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1. La variation de vitesse
Par l’indépendance entre la création du flux et la production du couple électromagnétique, la machine à courant continu est parfaitement adaptée aux entraînements à vitesse variable. Avec l’évolution de l’électronique de puissance et de la microélectronique, l’utilisation de la machine à courant continu s’est largement développée pour répondre aux besoins des processus industriels les plus variés (machines-outils, convoyeurs, métallurgie, papeterie, transport, agroalimentaire, textile, pompage, ventilation, manutention…). Toutefois, la présence du collecteur mécanique entraîne l’apparition d’étincelles au niveau des balais, en conséquence de quoi l’utilisation de la machine à courant continu standard est proscrite dans des atmosphères explosibles (raffinerie, plasturgie, pétrochimie…).
Les phénomènes d’usure dans l’ensemble balais-collecteur sont accélérés dans un environnement d’exploitation chargé de poussières agglomérantes ou de vapeurs corrosives (textile, aciérie, cimenterie, fonderie, mines…). Pour que la machine à courant continu puisse fonctionner dans des conditions de sécurité suffisantes, il est donc nécessaire d’assurer une étanchéité coûteuse par la construction des moteurs antidéflagrants ou par le renforcement de l’indice de protection, IP 44 ou IP 55 défini par la norme NF C 51-115. L’exploitation de la machine à courant continu ne peut se faire sans la mise en place d’une maintenance préventive importante qui se traduit par le changement systématique des balais toutes les 2 000 à 10 000 heures. Afin de résoudre ces problèmes de fiabilité, maintenabilité, disponibilité et sécurité des machines à courant continu, un intérêt considérable a été accordé aux machines à courant alternatif et notamment à la machine asynchrone à cage, appelée aussi machine à induction , réputée pour sa simplicité de conception, son couple massique élevé, sa robustesse, son coût abordable et sa maintenance réduite. Il n’est pas certain que l’intérêt pour la machine asynchrone à cage soit évident au premier abord : son circuit rotorique n’est pas accessible et seule l’action sur le stator est possible ; par ailleurs, pour augmenter le couple, il faut élever l’intensité des courants statoriques,...
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BIBLIOGRAPHIE
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