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EDIT: Message de Electron-Libre
Bonjour

Je travail actuellement sur un projet de pompe inversée asynchrone triphasé de l'ordre de 10 KW. J'ai lu ceci sur wikipedia :

"Lorsqu'il est entraîné au-delà de la vitesse de synchronisme — fonctionnement hypersynchrone — la machine fonctionne en générateur alternatif. Mais son stator doit être forcément relié au réseau car lui seul peut créer le champ magnétique nécessaire pour faire apparaître les courants rotoriques.
Un fonctionnement en générateur alternatif autonome est toutefois possible à l'aide de condensateurs connectés sur le stator, à condition qu'il existe un champ magnétique rémanent." source http://fr.wikipedia.org/wiki/Machine_asynchrone

Je suis justement dans le cas où ma génératrice n'est pas connecté au réseau. Mes questions sont :
1) Comment dimensionner ces condensateurs, et comment les raccorder à mon moteur/ma génératrice ?
2) Quel est ce champs magnétique rémanent ?

D'autre part je me pose des questions sur la sortie de cette génératrice. Mon but et d'obtenir un tension 400V triphasé de 50 Hz. Mon moteur aurait comme couplage possible 400/630 et une vitesse nominale de 1440 tr/min.

3) Si je fais tourner ma génératrice via ma pompe inverse à 1500 tr/min, en couplage triangle, est ce que j'aurais effectivement du 400V tri 50hz en sortie ?

Je vous remercie d'avance pour vos réponses.

Cordialement

Bonjour,
Pour que votre moteur en génératrice puisse débiter quelque chose il faut qu'il tourne à la vitesse synchrone ajouté du même glissement de vitesse en charge porté sur la plaque signalétique du moteur, à savoir qui si votre moteur est porté à 1420trs sa vitesse sera de (1500-1420)+1500=1580trs/mn pour faire générateur.
Vous avez par exemple ici une doc qui peut vous intéresser sur la question et vous y trouverez une abaque concernant le calcul des condensateurs.

Bonjour,
Le type de fonctionnement que vous envisagez est très délicat à utiliser ; le problème est que la quantité de condensateurs doit être adaptée en permanence à la charge et au du mini réseau que vous allez créer. De plus, le système est « naturellement instable » dans le cas où la vitesse varie. En effet, la puissance réactive générée par les condensateurs est proportionnelle à la fréquence et au carré de la tension. Comme la tension dépend elle-même de cette puissance réactive, vous aurez compris qu'à la moindre variation de vitesse, la tension s'emballe. La seule solution idéale consiste à employer un variateur spécifique qui à ma connaissance ne se trouve pas dans le commerce, je veux dire adaptable à une machine quelconque. Sachez que LEROY-SOMER a commercialisé par le passé de petites turbines munies d'une régulation par 10 crans de condensateurs pour la tension et 10 crans de résistances pour la vitesse avant d'abandonner après quelques années, le système s'avérant impossible à fiabiliser correctement en exploitation.
Si vous décidez malgré tout de tenter l'aventure, vous n' aurez de chances de réussite que si vous parvenez à une bonne régulation de vitesse(de l'ordre de plus ou -5 %)et si vous n'avez pas trop de variations de puissance et de .
Sachez qu'en fonctionnement autonome, il n'y a plus de vitesse de synchronisme, et c'est bien tout le problème : à chaque point de fonctionnement (vitesse et cosinus ) correspond une valeur unique de condensateur donnant la tension voulue.

Electron-Libre a écrit :
1) Comment dimensionner ces condensateurs, et comment les raccorder à mon moteur/ma génératrice ?
2) Quel est ce champs magnétique rémanent ?

je vous conseille de vous instruire en lisant ce site, et en gardant toujours à l'esprit que moins il y a de variations, mieux ça marche. L'astuce consistant à utiliser des condensateurs en parallèle pour obtenir la tension à vide et d'autres en série pour obtenir un semblant de régulation automatique me paraît intéressante, mais elle ne peut fonctionner que si il n'y a pas de variation de cosinus phi, ce qui en pratique veut dire usage avec des charges résistives.

Le champ magnétique rémanent est le faible champ qui subsiste dans la carcasse lorsque le le moteur n'est plus sous-tension. Avec le temps, ce champ diminue graduellement et peut ne plus être suffisant pour amorcer le moteur. Le plus simple est de brancher quelques secondes le moteur au réseau ; il est également possible d'injecter un courant continu avec une batterie par exemple.

Electron-Libre a écrit : D'autre part je me pose des questions sur la sortie de cette génératrice. Mon but et d'obtenir un tension 400V triphasé de 50 Hz. Mon moteur aurait comme couplage possible 400/630 et une vitesse nominale de 1440 tr/min.

3) Si je fais tourner ma génératrice via ma pompe inverse à 1500 tr/min, en couplage triangle, est ce que j'aurais effectivement du 400V tri 50hz en sortie ?

S )( elon ce qui a été dit précédemment, ce point de fonctionnement peut vous servir de repère, mais la tension obtenue dépendra uniquement de la valeur des condensateurs. Par le passé, j'ai vendu à un client le matériel nécessaire pour équiper un ancien moulin, dans les puissances que vous évoquez, ceci pour alimenter une chaudière électrique. A priori tout semblait donc correct, mais la chaudière n'avait que trois crans et le vannage mettait à chaque fois de nombreuses secondes pour réagir et réguler la vitesse. Lors de ces « transitoires », la vitesse pouvait osciller de 900 à 2100 tours minute, et la tension pouvait doubler !
Donc si vous avez 1500 tours, le couplage triangle et la bonne valeur de condensateur, vous aurez 400 V…
Cordialement
NB : si vous me donnez le relevé de la plaque du moteur, je peux vous donner la valeur de condensateur convenable pour un fonctionnement en charge à 1. Mais il ne faut jamais fonctionner à vide sur cette valeur...

Bonjour Gérard,

Labobine a écrit : Pour que votre moteur en génératrice puisse débiter quelque chose il faut qu'il tourne à la vitesse synchrone ajouté du même glissement de vitesse en charge porté sur la plaque signalétique du moteur, à savoir qui si votre moteur est porté à 1420trs sa vitesse sera de (1500-1420)+1500=1580trs/mn pour faire générateur.

Ce raisonnement n'est valable que lorsqu'on est connecté à un réseau qui impose sa fréquence.
il faut bien être conscient qu'en fonctionnement autonome, il n'y a plus de vitesse de synchronisme puisqu'il n'y a plus de réseau. La tension, le glissement, le courant débité s'ajustent seuls en fonction de la valeur des condensateurs, d'où les énormes problèmes de régulation rencontrés
Cordialement

Un grand merci a vous Candela et Labobine pour vos réponses. Je vais tâcher de me documenter un peu et je risque de revenir vers vous pour quelques questions.

Cordialement

Bonjour Candela,
Il est vrai que je pensais "réseau".
Pour en revenir à l'utilisation de la pompe en turbine je pense qu'elle aura un très très mauvais rendement et par rapport à la puissance du moteur qui l'entrainait il ne faut pas s'attendre à plus de 40% et peut-être je suis modeste car c'est sans compter la pression et le débit d'eau.
Si on ajoute aussi le mauvais rendement du moteur en génératrice je me demande si je jeu en vaut la chandelle : une grosse mécanique pour très peu de puissance.

EDIT: Message de Electron-Libre
Bonjour.

Mon projet a évolué.

Étant donné la complexité de mettre en œuvre une génératrice autonome, je modifie mon projet pour qu'on ait une source connectée au réseau EDF. Une étude a déjà été menée pour valider le choix de la pompe inversée et son calibre. Je me suis déjà renseigné avec EDF pour les modalité de raccordement, coffret de découplage etc...

J'aurais de nouvelles questions à vous poser.

Si je résume, dans le cadre d'une génératrice connectée au réseau EDF :
- la tension (400V tri) et la fréquence (50 Hz) sont fixés par le réseau EDF
- Pour devenir génératrice, ma pompe inversée doit tourner à vitesse nominale + vitesse de glissement de la pompe

Si j'ai bien compris, si la charge entrainant ma pompe inversée augmente, celle ci sera "retenu" par la fréquence de 50 Hz imposé par le réseau EDF... 1) Mais j'aurai alors une augmentation du courant débité ?

je compte installer une vanne de régulation en sortie de ma pompe inversée pour réguler le débit de celle ci. Mais je me demande, 2) est-ce que je peu réguler avec la vitesse d'arbre de mon moteur ? où dois-je justement réguler avec l'intensité en sortie de ma pompe inverse ? dans le cas ou ma question 1) est vérifiée.

Quoiqu'il en soit, en cas de sur-intensité, le disjoncteur de la pompe inversée déclenchera, ou je découplerai la génératrice du réseau EDF, mais mon but est qu'on soit dans 99% du temps couplé en génératrice, et non en récepteur, ou découplé à cause d'une surcharge etc, d'où la régulation.

Merci

Cordialement

Bonjour,
Vous avez presque tout compris...
En mode couplé, le fonctionnement est très simple : le glissement est fonction du couple moteur fourni par la turbine (exactement l'inverse du fonctionnement en moteur). Si votre moteur est donné pour 1440 tr/mn à pleine charge, en génératrice il sera à son nominal un peu en dessous de 1560 tr/mn. En effet, en génératrice, le couple électromagnétique est nettement supérieur à glissement égal à ce qu'il est en moteur (source : Techniques de l'ingénieur, D 3930).
A glissement égal, les pertes fer et cuivre sont supérieures et la machine chauffera plus. Je pense que le plus simple est de limiter le courant fourni à 95% de la valeur nominale en moteur. Cela paraît bête, mais dans ce cas les flux d'énergie sont différents puisque la puissance active est fournie en interne par la machine (les pertes actives n'apparaissent pas dans la ligne) alors que l'énergie réactive continue d'être fournie par le réseau.
Il se peut que je vous parle "hébreu", mais ce n'est pas simple à expliquer....
Donc, oui, plus la turbine tournera vite, et plus l'intensité fournie sera élevée.

Tout cela pour dire qu'il me semble préférable de réguler en fonction d'une intensité que vous déterminerez plutôt qu'en fonction d'une vitesse précise que vous n'avez pas les moyens de connaître. Si vous en avez la possibilité, vous pouvez surveiller l'échauffement et corriger en fonction de ce que vous constaterez.

Si votre régulation n'est pas correcte, vous avez un risque d'emballement : en effet, au delà du couple maxi, le couple résistant diminue (comme un moteur en sous-vitesse); si vous dépassez ce point, la vitesse s'emballe et l'intensité aussi...
Attention aussi en cas de découplage à pouvoir couper le débit rapidement, le rotor et la pompe ne tiendront pas à une vitesse trop élevée.
Pour éviter un fonctionnement en moteur,vous pouvez soit détecter une vitesse inférieure ou égale à 1500tr, soit le passage à intensité nulle (un peu au dessus de 1500 tr, rendement et sens des flux oblige).
Attention aussi au couplage, pour éviter les a-coups mécaniques violents et les courants très élevés, il doit aussi se faire le plus près possible de la vitesse de synchronisme (en revanche, il n'y a pas de mise en phase à faire comme sur une machine synchrone, une simple détection de vitesse suffit).
Dernier point : ErDF vous impose peut-être une tangente phi, il faudra dans ce cas prévoir des condensateurs. Donnez-moi la valeur si c'est le cas, ainsi que le relevé de la plaque du moteur.
Cordialement

EDIT: Message de Electron-Libre
Bonjour Candela et merci pour cette réponse.

Concernant tan phi, EDF ne m'a pas encore transmis d'info, j'attends encore un peu.

Si je dois compenser le réactif, la méthode de détermination de ma batterie de condo est la même que pour un moteur classique ?

Cordialement

Rebonjour,

Electron-Libre a écrit : Si je dois compenser le réactif, la méthode de détermination de ma batterie de condo est la même que pour un moteur classique ?

Oui et non...
Tout dépend de ce que demande Edf :
-Soit 1, c'est à dire que vous ne consommez pas de réactif (normal puisque vous êtes fournisseur, pas consommateur). Le principe est le même, pas la valeur...
-soit on vous impose de fournir 40% (ou autre...) de la puissance produite et il faut en mettre plus. Mais c'est rare pour les petites puissances, et en zone rurale il est maintenant fréquent que le réseau soit trop capacitif en raison de grandes longueurs de câbles; dans ce dernier cas, inutile d'en rajouter.
Attention, les condensateurs doivent rester côté réseau afin de ne pas exciter la génératrice à vide, la tension serait incontrôlable.
Cordialement