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Responsable(s) Kamal Al-Haddad

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École de technologie supérieure
Département de génie électrique
Responsable(s) de cours : Kamal Al-Haddad


PLAN DE COURS

Été 2019
SYS839 : Entraînements électriques (3 crédits)



Préalables
Programme(s) : 4412
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    QUA142    
             




Descriptif du cours
À la fin de ce cours, l’étudiant sera en mesure:
• d’identifier et analyser le principe de fonctionnement des différents types de machines électriques en vue de leurs utilisations comme moteurs ou génératrices;
• d’analyser le principe de fonctionnement et de concevoir les différents types de convertisseurs statiques utilisés pour l’alimentation des machines électriques à vitesse variable;
• d’analyser le fonctionnement des différentes associations machines-convertisseurs tant en mode motorisation qu’en mode récupération d’énergie;
• d’appliquer le concept des entrainements aux systèmes aux différentes sources d’énergie renouvelable.

Généralités sur les entraînements électriques. Classification des entraînements. Caractéristiques électriques des machines électriques: machines asynchrones, machines synchrones à aimant permanent, machines à courant continue. Représentation des différentes charges mécaniques. Les convertisseurs statiques pour les machines à courant alternatif et les convertisseurs pour les machines à courant continu. Associations machine-convertisseur. Modélisation en régime transitoire des machines à courant alternatif, les différentes transformations d’axes, modèle de la machine asynchrone dans les nouveaux repères. Commandes scalaire et vectorielle de la machine asynchrone. Commande de vitesse de la machine synchrone. Commande de la machine asynchrone à double alimentation. Application des entraînements en mode actionneurs et en mode génératrices à partir des sources d’énergie renouvelables.

Séance des travaux pratiques : Simulation des entrainements à base des machines à courant continue et de machine asynchrone. Régulation de vitesse et couple, fonctionnent en mode moteur et en mode générateur. Utilisation des logiciels de simulation pour les sources.



Objectifs du cours
  • Développer chez l'étudiant(e) la capacité d’identifier et d’analyser le fonctionnement des différents types de machines électriques en vue de leur utilisation comme moteur ou génératrice;
  • Analyser le fonctionnement et concevoir les différents types de convertisseurs statiques utilisés pour l’alimentation des machines électriques à vitesse variable;
  • Analyser le fonctionnement des différentes associations machines-convertisseurs tant en mode de motorisation qu’en mode de récupération d’énergie;
  • Étudier, analyser et choisir un entraînement à vitesse variable en fonction des exigences de la charge ;
  • Appliquer le concept des entraînements à la génération d’énergie à partir des sources d’énergie renouvelables de types éoliennes, ainsi que d’autres applications industrielles.



Stratégies pédagogiques

 

Date

Description

Heures

 

Étude des différents types de machines électriques

6 heures

 

Étude des différents types de convertisseurs statiques

6 heures

 

Étude des entraînements à base de machines à courant continu

6 heures

 

Étude des entraînements à base de machines asynchrones

12 heures

 

Étude des entraînements à base de machines synchrones

6 heures

  Examen mi-session 3 heures
  Total 39 heures

 




Utilisation d’appareils électroniques

Néant




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 18:00 - 21:30 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Bachir Kedjar Activité de cours cc-Bachir.Kedjar@etsmtl.ca A-2626



Cours

Cours 1   : Les entraînements à vitesses variables  (6 heures)

Présentation des notions de base sur les caractéristiques, la conception et la réalisation des entraînements à vitesses variables en général; approfondir les connaissances sur les structures et diverses configurations possibles pour les entraînements à courant continu et alternatif. Classification des entraînements. Caractéristiques mécaniques des machines électriques asynchrone, synchrone et  à courant continu. Représentation des différentes charges mécaniques.

Cours 2   : Les convertisseurs statiques pour les machines électriques (6 heures)

Nous allons faire la synthèse des connaissances sur les convertisseurs statiques utilisés comme sources d'alimentation pour les différentes machines électriques.  Nous étudierons également les différentes topologies ainsi que les stratégies de commande de l'ensemble convertisseur-machine pour diverses applications industrielles.

Cours 3   : Entraînements à base de machines à courant continu  (6 heures)

Modélisation en régime permanent et dynamique de la machine à courant continu. Différentes excitations et machines à aimants permanents. Fonctionnement dans les quatre quadrants du plan couple-vitesse. Régulation de vitesse et de couple. Applications en mode actionneur et en mode génératrice. Différents modes de freinage. Récupération d’énergie et efficacité énergétique.

Cours 4   : Entraînements à base de machines asynchrones  (12 heures)

Étude de la machine asynchrone en régime permanent et en régime transitoire.  Fonctionnement en moteur et en génératrice, les différentes lois de commande et les applications industrielles. Modélisation en régime transitoire des machines à courant alternatif, les différentes transformations d’axes, modèle de la machine asynchrone dans les nouveaux repères. Commandes scalaire et vectorielle de la machine asynchrone. Commande de la machine asynchrone à double alimentation. Applications en mode actionneur et en mode génératrice. Différents modes de freinage. Récupération d’énergie. Application aux sources d’énergie renouvelables.

Cours 5   : Entraînements à base de machines synchrones  (6 heures)

Étude des machines synchrones à inducteur bobiné et à aimants permanents. Modélisation en régime permanent et dynamique. Fonctionnement en moteur et en génératrice. Mode synchrone proprement dit. Étude de la machine synchrone autopilotée alimentée par onduleur de tension et par commutateur de courant. Démarrage, autopilotage et lois de commande. Application aux sources d’énergie renouvelables.




Évaluation

 

Description

%

Date

Examen mi-session

35 %

  le 17 juin 2019

Examen final

35 %

 

Rapport de projet et présentation

20 %

 

Devoirs

10 %

 

 

Travaux à remettre

  • Une série de trois (3) devoirs
  • Un (1) rapport de projet

Le projet et les devoirs seront réalisés par groupe de deux (2) étudiants.

Projet : La date est à déterminer. Chaque étudiant(e) est tenu(e) de réaliser un projet (étude de cas réel), de rédiger un rapport et d'exposer son travail devant ses confrères et consœurs.




Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

La politique pour la remise des travaux en retard est la suivante : - 20 % par jour de retard incluant la fin de semaine.

 




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

AL-HADDAD, K., Entraînements électriques, SYS839, Note de cours, COOP ÉTS, 2009.




Ouvrages de références

SINGH B., CHANDRA A., AL-HADDAD K.  Power Quality: Problems and Mitigation Techniques,

ISBN: 978-1-118-92205-7,  Willy 2015, PP. 600.

HAITHAM ABU-RUB H., MARIUSZ MALINOWSKI M., AL-HADDAD K., Power Electronics for Renewable Energy Systems, Transportation and Industrial Applications, Wiley-IEEE, July 2014.

GOPAL, D., Power Semiconductor Controlled Drives, Prentice Hall, 1989.

BOSE B. K., Power Electronics and Motor Drives: Advanced and Trends, Academic Press, 2006.

MOHAN N., Electric Machines and Drives, A First Course, Wiley, 2012.

WU B., LANG Y., ZARGARI N., KOURO S., Power Conversion and Control of Wind Energy Systems , Wiley-IEEE Press, 2011.

CHAPMAN S. J., Electric Machinery Fundamentals, McGraw Hill, 2012.

KRAUSE P. C., Analysis of electric machinery and drive systems, Hoboken, New Jersey : Wiley ; Piscataway, NJ : IEEE Press; 2013, Accès en ligne.

MOHAN N., UNDERLAND T. M., ROBBINS W. P., Power Electronics Converters Applications and Design, J. Wiley & Sons, 2003.

BOLDEA I., NASAR S. A., Electric drives, Boca Raton : Taylor & Francis, CRC Press, Third edition, 2017.

WILDI T., Electrical Machines Drives and Power Systems, 2nd Ed., Prentice Hall, 2006.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca/