test

Vous trouverez dans cet article un retour d’experience concernant l’utilisation d’un moteur asynchrone triphasé en tant que générateur synchrone triphasé grace à l’utilisation de condensateurs.
Cet article résume l’expérimentation initialement menée par Cristof GUERIN.
Vous trouverez la vidéo complète de l’expérimentation sur la chaine de Cristof.

Principe et conditions

Notre moteur/générateur ne possèdant pas d’aimants (à la différence des génératrices à aimants permanents) ni d’aucun circuit d’excitation (à la différence des  alternateurs) nous ajoutons un condensateur en parallèle de chaque phase du bobinage afin de fournir la puissance de magnétisation, aussi appelée puissance réactice. Cette puissance va servir  d’amorce permettant ensuite aux bobines du moteur/générateur de se comporter comme des electro-aimants.
Il sera également nécéssaire d’entrainer la génératrice au-delà de sa vitesse de synchronisme (environ +5%).

Banc de test – Setup

L’expérimention est réalisée sur un banc d’éssai ou un moteur alimenté électriquement en entraine le moteur/générateur équipé de son jeu de condensateurs mécaniquement à l’aide d’un jeu de poulie et d’une courroie. Le rapport de transmission pour ces éssais est de l’ordre de un pour un (1:1)
Lors des tests en charge, la sortie triphasée du moteur/générateur est redressée par un pont de diode double alternance qui alimente un régulateur de charge type MPPT.

Spécifications des différents élèments

Moteur d’entrainement

  • Vitesse de rotation : 3000 tr/min
  • Tension : 230/380V
  • Puissance : 2200W
  • Fréquence 50 Hz
  • Poids : 13,3 kg
  • Reférence : Y2-90L-2-2.2kW-B3

Variateur de fréquence

  • Modèle : H100-3S2-1B
  • Puissance: 3kW
  • Tension d’entrée : 200 V
  • Tension de Sortie : 0-220 V
  • Phase d’Entrée : 1 ou 3 Phases
  • Phase de Sortie : 3 Phases
  • Fréquence d’Entrée : 50/60 Hz

Moteur/Générateur

  • Vitesse de rotation : 1500 tr/min
  • Tension : 230/380V
  • Puissance : 1100W
  • Fréquence 50 Hz
  • Poids : 13,3 kg
  • Reférence : 

Calcul des capacités

Formule Cablage Triangle

C= \frac{I}{2 \pi f V}
C : Capacité [uF]
f : Fréquence Hz]
V : Tension [V]
 

Formule Cablage étoile

C= \frac{I}{\pi f V} C : Capacité [uF]
f : Fréquence Hz]
V : Tension [V]

Résultats

A vide

En charge (MPPT)

Le tableau ci-dessous résume les tensions et puissances obtenues en fonction du couplage (étoile ou triangle) et de la vistesse de rotation de la génératrice

Bibliographie

Nous allons calculer la vitesse angulaire de la roue

Formule de la vitesse angulaire

\omega=\frac{V}{r}
ω – vitesse angulaire [rad.s-1] V – vitesse de l’eau [m.s-1] r – rayon primitif de la roue [m]

Calculer la vitesse angulaire

La vitesse angulaire est calculée en fonction du diamètre primitif de la roue Pelton (au point ou le jet rencontre les augets de la roue) et de la vitesse de l’eau en sortie d’injecteur.

La vitesse angulaire ω, aussi appelée fréquence angulaire, est une mesure de la vitesse de rotation. Elle s’exprime en radians par seconde (rad.s-1) mais reste couramment donnée en tours par minute (tr/min).

Attention, ce calcul n’est valable qu’à vide (sans couple fourni) car si les augets accompagnent la masse d’eau de façon synchrone il n’y a pas d’effort entre eux donc pas de couple. En charge, le rendement d’une roue Pelton est optimal lorsque la vitesse tangentielle de la roue est égale à la moitié de la vitesse à vide (0.48)