Freinage par couplage monophasé

[j.f.]

Bonjour à tous.

Je cherche depuis un bon moment des informations sur les différents systèmes de freinage des moteurs asynchrones. On trouve pas mal d'infos sur le freinage par injection de CC, avec exemples de calcul, etc.

En revanche, il y a une méthode que je n'ai pas trouvée sous forme développée : freinage par couplage monophasé.

Qu'est-ce que ça donne en pratique ? Courants en jeu par rapport au courant nominal ? Efficacité ? Etc. Je ne trouve rien... J'intuite une forte instabilité à l'arrêt (vibrations), et une grosse consommation de courant...

voir à la fin :

https://cours.etsmtl.ca/gpa668/aCours/M ... ues_02.pdf

j'imagine que si c'était merveilleux, ça serait très répandu. Mais ça a l'avantage d'être très facile et très peu coûteux à mettre en oeuvre : il suffit d'un contacteur inverseur à un seul circuit.

Et puis, tant qu'on y est, à propos du freinage par CC... Les exemples de schémas que j'ai trouvés montrent un transfo + redresseur. Pourquoi pas du redressement direct avec résistances de limitation du courant statorique. Je me doute de la réponse : dissipation inutile d'énergie. Mais question facilité et réduction du coût... Avec un courant de freinage de 1.5 fois le nominal, et une résistance statorique de l'ordre de 1 ohm, on se trouve à la louche sur des résistances additionnelles de l'ordre de la dizaine d'ohm.. Avec un moteur qui pompe 10 A en nominal. Ca nous fait des résistances de l'ordre de la centaine de watt (au pif, à la louche). Trois résistances et un redresseur, c'est quand même moins cher qu'un transfo et son redresseur, non ? Quoique, un transfo de quelques centaines de watts en 15 à 30 volts (à la louche), et un redresseur adapté, c'est pas forcément très cher...

(tout ça à cause d'une idée de bidouille)

 

[MARECHE]

Bonjour,
Les résistances de grande dissipation, en électronique sont difficiles à trouver et assez chères. Elles chauffent beaucoup. Il est souvent avantageux pour l'amateur d'utiliser des résistances de petit four ou de radiateur électrique. Parfois on peut trouver à la feraille des résistances de démarrage de moteurs, bâtons de 50 cm sur 4 cm de diamètre, mais il faut que la valeur arrange. C'est comme les thyristors de locomotive, c'est aléatoire.
Salutations

 

[JeanYves]

Bonjour ,

JF , tu donnes la reponse à ta question .
"Quoique, un transfo de quelques centaines de watts en 15 à 30 volts (à la louche), et un redresseur adapté, c'est pas forcément très cher..."

Un 24 v et un pont redresseur ou 4 diodes , c'est facile à recuperer .
J'ai essayé ce systeme sur un tour , ce que je lui reproche , c'est sa brutalité .

 

[j.f.]

Merci pour ta réponse.

La brutalité, c'est justement ce que je cherche (arrêt d'urgence).

Les infos que 'ai trouvées donnent un courant de l'ordre de 1.5 fois le courant nominal. Mais ce n'est pas évident à mettre en oeuvre, puisqu'il faut soit une tempo (pas terrible sur une machine dont l'inertie et donc l'énergie à dissiper peut varier), soit une détection d'arrêt (inertiel ou électronique).

C'est pour ça que je pose la question du freinage par couplage monophasé sur lequel j'aimerais avoir des précisions. En français ça ne donne rien, je n'ai pas encore cherché en anglais...

 

[JeanYves]

Re ,

De memoire , je n'étais pas monté a une telle intensité !
Sur un moteur de 2.2 kw , j'avais mis un transfo de 250 va - 24 v , un redresseur , le courant devait etre autour de 1 A .

J'avais monté une tempo LA2 Telemeca , reglée à quelques 1/10 de seconde , sur le contacteur de MA , c à d que le transfo 230/24 est alimenté quelques dixiemes de secondes (reglable) apres la retombée du contacteur .

 

[slouptoouut]

Bonjour,

tout dépend aussi de la taille de la machine et des pièces qu'elle emmène ...

J'ai réalisé un freinage par injection de CC , qui marche bien (enfin bon arrête bien ! )et énergiquement, mais il a fallu un transfo 30V 630VA et un pont de diodes 35A , le tout commandé via une tempo LA2D et un contacteur auxiliaire ...
Le courant de freinage monte aux alentours de 25A ... Mais c'est sur un un gros tour , de 2 m d'entrepointe, et avec un moteur de broche de 12,5CV , qui tourne en général des moyeux de 300 mm et de plusieurs dizaines de kilos , destiné a du matériel agricole ...
(je me verrais pas expérimenter un freinage en monophasé pour ce genre de cas là ! )

sloup

 

[j.f.]

Oui, mais quoi qu'y fait, le ménage monophrasé ???

 

[JeanYves]

L'alimentation en courant continu du stator crée un champ magnetique fixe qui s'oppose à la rotation .

 

[jcma]

Bonsoir,

Si mes souvenirs d'école sont exacts, le freinage par couplage monophasé n'était jamais utilisé seul, on terminait par un freinage par contre courant, ce freinage ne permettant de freiner que 1/3 de la charge.
Je n'ai jamais vu ce système être utilisé dans l'industrie (Du moins dans ma boite et chez nos sous-traitants). Avant l'arrivée des variateurs, on utilisait principalement le freinage par injection de courant continu ou par insertion de résistances rotoriques.

@+
Jean-Charles

 

[j.f.]

Mais pourquoi ?

1/3 c'est déjà mieux que rien ?

Ca parait pourtant tellement simple, comme principe...

 

[JeanYves]

Bonjour ,

Oui c'est assez simple .
Ce qui m'etonne un peu ce sont les valeurs d'intensite donnée par Sloup .
Mon moteur de tour 2.2 kw , est cablé en étoile , j'avais donc fait des essais en alimentant en 24 V= sur v et w (2 bobinages en serie ) , j'avais au alentour de 1 A ; puis sur V - W et la barette ( 2 bobinages en // ) j'avais au alentour de 4 A .
Maintenant je n'ai pas fait de mesure instantanée .

 

[Turbo Gros Michel S.A.]

Bonjour,

il me semble qu'il y a un peu de mélange dans ce post :
- la question de j.f. qui porte sur la méthode de freinage monophasé ;
- la solution de freinage par injection de CC

1°) pour l'injection de CC :
pour répondre à Jean-Yves, la valeur efficace est d'environ 2,5 à 3 fois le courant nominal du moteur, par contre la valeur instantanée peut monter très fort (5 à 6 fois I nominal!). Les chiffres donnés par sloup ne me semblent pas du tout exagérés, et même plutôt en dessous de la réalité : 12,5cv en 400V ça fait du 16A nominal...

2°) "Oui, mais quoi qu'y fait, le ménage monophrasé ???" (cit de j.f.(*))
il me semble que ce mode de freinage a deux gros défauts :
- il ne fonctionne plus en cas de perte du réseau, or aujourd'hui certains variateurs savent freiner même en absence de tension réseau, donc pour des raisons de sécurité à dégager le freinage monophasé ;
- SURTOUT : il doit provoquer des déséquilibres de phases assez grâtinés. Il y a 30 ou 40 ans quand les disjoncteurs différentiels étaient rares ça devait passer, aujourd'hui comme tout est sous disjoncteur différentiel, ben ça doit plus passer du tout

A+

Emmanuel

(*) ben alors c'est tes cinquantes lignes qui t'ont mis dans cet état??

 

[j.f.]

Oui mais, freinage monophasé ou pas, il faut du jus... Donc à moins d'un frein mécanique à manque de tension, c'est du pareil au même...

Je n'ai pas situé le contexte. Il s'agit d'un var en lequel je n'ai pas confiance, et qui est sous dimensionné, donc incapable de freiner correctement.

Actuellement, l'AU se fait de la façon suivante :

1) ordre d'arrêt roue libre au niveau de la commande du var

2) après 0.5 sec., le var est déconnecté du secteur, en amont de son alim (le temps que l'étage de sortie arrête de débiter)

(donc, c'est juste un arrêt en roue libre, avec coupure secteur un instant plus tard)

L'idée est de poursuivre la séquence par un 3)

Le 3) c'est : freiner par un moyen indépendant : déconnecter le moteur du variateur, et lui appliquer un freinage électrique. Dans le cas d'un fraisage nonofadé, ce serait le secteur mono qui serait appliqué ; donc à moins d'une fuite à la terre, pas de souci de différentiel.

Ce qui me gêne le plus dans le cas des freinages électriques, c'est qu'il faut, au moins pour celui à CC, couper ce courant au bout d'un moment. Et ça doit être pareil avec le monophasé.

C'est juste une piste de réflexion. J'en ai une autre : un petit réservoir d'air comprimé qui balance la pression sur un vérin et agit sur le frein mécanique, par exemple. Bien sûr, avec une sécurité interdisant le redémarrage tant que le réservoir n'a pas atteint sa pression de service.

 

[JeanYves]

Bsr ,

"Ce qui me gêne le plus dans le cas des freinages électriques, c'est qu'il faut, au moins pour celui à CC, couper ce courant au bout d'un moment. "
C'est assez facile a regler avec un relais temporisé sur le contacteur du transfo , pour qu'il fasse retard à l'attraction et durée d'alimentation .

Avec le VAR ???

 

[Turbo Gros Michel S.A.]

Bonsoir,

Oui mais, freinage monophasé ou pas, il faut du jus... Donc à moins d'un frein mécanique à manque de tension, c'est du pareil au même...

Non, il y a un variateur chez ABB qui est capable de gérer un AU en cas de perte de tension secteur : l'ABS350.
Dautre part, le freinage sur résistance peut parfaitement fonctionner en complète autonomie (modules Lenze ou ABB à connecter sur le bus continu du var) mais c'est pas le sujet...

Pour la tempo c'est vraiment pas un pb, comme le dit JeanYves on peut alimenter le transfo avec un contacteur temporisé, on peut aussi utiliser un contact centrifuge, et si on aime l'électronique on peut aussi faire une tachy analogique (LM2917) suivie d'un comparateur avec AOP (741) qui commande le transfo.

Voilà, c'est des idées...

Emmanuel

 

[j.f.]

Ben c'est quand même plus ou moins le sujet ; ce que je ne sais toujours pas, c'est pourquoi le freinage par couplage mono est tombé en désuétude.

Le freinage pas résistance a un grave inconvénient : son efficacité diminue avec la vitesse, jusqu'à devenir nulle, et il ne peut pas aller jusqu'à l'arrêt complet ; ça se finit fatalement en roue libre.

Je viens de trouver un brevet sur une variante du freinage monophasé, qui agit à contre courant si j'ai bien compris (mais j'ai lu en diagonale) :

http://www.google.fr/patents?hl=fr&lr=& ... 22&f=false

 

[Turbo Gros Michel S.A.]

Salut j.f.

la cause de la désuétude, à mon avis, c'est ce que j'ai indiqué : déséquilibre des phases. D'ailleurs en y repensant je ne comprends pas bien ta réponse : que tu réinjectes entre deux phases ou entre neutre et phase, à mon avis tu induis de toute façon un déséquilibre, ton moteur devient un générateur non équilibré pour le réseau.
Et puis quand l'arrêt est enfin obtenu, ça doit vibrer à fond (conséquences sur la tenue dans le temps???), sur un petit moteur (<10kW), peut-être que c'est acceptable et encore, mais dans l'industrie avec des puissances de 30kW et plus tu imagines le vibro...
Je pense aussi que ça doit faire sacrément chauffer le moteur : dans le cas d'un freinage avec résistance, l'énergie méca est convertie en chaleur dans la résistance, avec le freinage monophasé où l'énergie méca est-elle évacuée? Dans le moteur, et les enroulements doivent sacrément chauffer...

D'autre part, faut pas oublier que pendant très longtemps les gros moteurs étaient souvent des moteurs à CC, c'est complètement tombé en désuétude du fait de l'arrivée des VV gérant l'alternatif, mais y a une trentaine d'années y en avait des paquets de variateurs à redressement commandé, et des moteurs CC de grosse puissance. Après (à partir de l'arrivée des VV sachant gérer l'alternatif), ben plus besoin de trouver une solution de freinage plus ou moins baroque : c'est le VV qui s'en charge...

A+

Emmanuel

 

[j.f.]

Salut,

c'est dans les barres de la cage d'écureuil du rotor que l'énergie se dissipe par effet Joule (en plus de l'effet Joule dans le stator). Mais il en est de même en cas de freinage par injection de CC...

Sur un forum américain, j'avais trouvé ça à propos du freinage par CC :

Rules of thumb, repeat, rules of thumb, are:

a) Star winding - connect dc excitation (+) to phase A and (-) to B or C. Set voltage so that Idc = 1.225 times rated Iac.

b) Star winding - connect dc excitation (+) to phase A and (-) to B and C. Set voltage so that Idc = 1.414 times rated Iac.

c) Delta winding - connect dc excitation (+) to phase A and (-) to B or C. Set voltage so that Idc = 1.50 times rated Iac.

ici, avec une discussion sur la mise en oeuvre du freinage par CC :

http://www.control.com/thread/1009983184/

Et aussi un vieux brevet utilisant des condos chargés par le moteur et permettant donc le fonctionnement du freinage en cas de coupure de secteur. mais les capas sont énormes même pour de petits moteurs :

http://www.google.fr/patents?hl=fr&lr=& ... ng&f=false

Un lien intéressant :

http://books.google.fr/books?id=SBKToRt ... ne&f=false

J'ai vu aussi qu'il existait ou qu'il a existé des moteurs avec des enroulements statoriques supplémentaires pour le freinage

 

[Turbo Gros Michel S.A.]

Vite fait, car j'ai pas trop le temps de regarder en détail la doc (intéressante) que tu as mise en lien, il apparait clairement que le freinage monophasé provoque un échauffement très important du moteur : 3 fois plus qu'un freinage identique par injection de CC, (faudrait voir la cause exacte, ça doit être assez coton au niveau théorie et calcul), ceci est mis en avant aussi bien dans les extraits du bouquin d'électrotech (p550-552) que dans le brevet que tu avais cité plus haut.
Tu as donc la réponse à ta question initiale

D'une façon plus globale il est clair aujourd'hui, vu ce que les VV arrivent à faire, que toutes ces techniques (au moins en petite puissance) : inversion des phases, couplage monophasé, injection continue de CC sont complètement obsolètes, ce qui n'empèche nullement de s'y intéresser! De la même façon qu'on peut (c'est mon cas) continuer à s'intéresser au redressement commandé (sur Rectivar par ex), mais bon c'est complètement dépassé... sans parler du prix et de la difficulté qu'il y a à trouver aujourd'hui des moteurs CC puissants sous 300-400V.

A+

Emmanuel

PS : la doc que tu as trouvée est intéressante, mais les moteurs électriques (quoiqu'on en dise) sur un plan théorique c'est très compliqué, il me faudrait pas mal de temps pour me replonger là-dedans (en supposant que j'y arrive), donc il me semble (au moins pour moi ) qu'il faille se contenter du x3 de dissipation en plus sans chercher bcp plus loin...

 

[j.f.]

En fait, je n'ai pas lu tout ça en détails, car les recherches sur Google se font tard la nuit... Lecture en diagonale. Et à revoir à tête reposée. Je m'orienterai sans doute vers un freinage par CC ou résistance indépendant du var incapable de fournir ou absorber le courant nécessaire.

La grosse difficulté pour expérimenter, c'est que je ne dispose pas du triphasé.