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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Kamal Al-Haddad


PLAN DE COURS

Été 2022
SYS839 : Entraînements électriques (3 crédits)


Modalités de la session d’été 2022


Vous trouverez ci-dessous les modalités de la session d’été 2022. Vous devez les lire attentivement.


Pour assurer la tenue de la session d’été 2022, les modalités suivantes seront appliquées :


  • Les activités d’enseignement de la session d’été 2022 comprendront des activités en présence et à distance, lesquelles seront ajustées en fonction de l’évolution de la situation socio-sanitaire.
  • Pour les cours (ou séances de cours) donnés à distance, l’étudiant doit avoir accès à un ordinateur, un micro, une caméra et un accès à internet, idéalement de 10Mb/s ou plus. L’étudiant doit ouvrir sa caméra et/ou son micro lorsque requis, notamment pour des fins d’identification ou d’évaluation.
  • Les cours (ou séances de cours) donnés à distance pourraient être enregistrés, afin de les rendre disponibles aux étudiants inscrits au cours.
  • La notation des cours sera la notation régulière prévue aux règlements des études de l’ÉTS.
  • Les examens (intra, finaux) se feront en présence, tant que la situation socio-sanitaire le permet.
  • Le contexte actuel oblige bien sûr l’ÉTS à suivre de près l’évolution de la pandémie de COVID-19, laquelle pourrait entraîner, avant ou après le début de la session d’été 2022, un resserrement des directives et recommandations gouvernementales. Nous vous assurons que l’ÉTS se conformera aux règles en vigueur afin de préserver la santé publique et que, si requis, elle pourrait aller jusqu’à interdire l’accès physique au campus universitaire et ordonner que toutes les activités d’enseignement et d’évaluation soient exclusivement données à distance pour tout ou partie de la session d’été 2022. Ainsi, si les examens (intra, finaux) devaient se faire à distance, leur surveillance se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. Ceci est nécessaire pour se conformer aux exigences du Bureau canadien d’agrément des programmes de génie (BCAPG) afin d’assurer la validité des évaluations.
  • Des exigences additionnelles pourraient être spécifiées par l’ÉTS ou votre département, suivant les particularités propres à votre programme.

En vous inscrivant ou en demeurant inscrit à la session d’été 2022, vous acceptez les modalités particulières de la session d’été 2022.


Nous vous rappelons que vous avez jusqu’au 17 mai 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.


Pour les nouveaux étudiants inscrits au programme de baccalauréat uniquement, vous avez jusqu’au 31 mai 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.




Préalables
Aucun préalable requis




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 de 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 de comprendre les principes de base de l'électromagnétisme et des circuits triphasés;

• Analyser le fonctionnement et concevoir des différents types de machines électriques en vue de leurs utilisations comme moteurs ou génératrices;

• Étudier comment concevoir des machines électriques (machine asynchrone, synchrone et machine à flux axial) à l'aide d’Ansys electronics desktop et simuler leurs performances;

• Analyser le fonctionnement les différents types de convertisseurs utilisés pour l’alimentation des machines électriques à vitesse variable;

• Étudier les nouvelles topologies de machines électriques et leurs applications industrielles.




Stratégies pédagogiques
  • Le cours sera assuré en présentiel.
  • Le temps de classe seront consacrés aux exposés magistraux à travers des présentations power point, notes de cours.
  • Un projet de session sera consacré à concevoir un moteur à aimants permanents, simuler ses performances et rédiger un rapport.

Cours

Description

Heures

1

Introduction et l’électromagnétisme

3

2

Circuit triphasé

3

3

Machines à courant continu

3

4

Machines à induction triphasé

3

5

Machines synchrones

3

6

Conception des machines électriques avec Ansys Electronics Desktop

3

Examen de mi-session

3

7

Convertisseurs de puissance

6

8

9

Entrai^nements a` courant continu

3

10

Commande des moteurs asynchrones

3

11

Commande des moteurs synchrones

3

12

Machines spe´ciales et leurs applications

3

 




Utilisation d’appareils électroniques
  • Un ordinateur
  • Logiciel Ansys Electronics Desktop



Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 13:30 - 17:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Qingsong Wang Activité de cours Qingsong.Wang@etsmtl.ca A-2467



Cours

Cours 1 : Introduction et l’électromagnétisme (3 heures)

Apprendre les grandeurs fondamentales du champ magnétique: flux magnétique, induction magnétique, perméabilité, et intensité du champ magnétique, etc. Apprendre le théorème d’Ohm pour les circuits magnétiques, et le théorème de la boucle d'Ampère. Apprendre les caractéristiques d'hystérésis des matériaux magnétiques. Apprendre les circuits magnétiques.

Cours 2 : Circuit triphasé (3 heures)

Apprendre les grandeurs fondamentales du courant alternatif sinusoïdal: valeur de crête, valeur RMS, période et fréquence, etc. Apprendre les deux façons de connexion: connexion delta, et connexion étoile. Apprendre les puissance active, reactive, apparente.

Cours 3 : Machines à courant continu (3 heures)

Apprendre la structure et le principe de fonctionnement des machines à courant continu. Apprendre différents types de machines à courant continu: machine à courant continu à excitation séparée, machine à courant continu à excitation parallèle, et machine à courant continu à aimant permanent, etc. Apprendre le flux de puissance des machines à courant continu. Apprendre le circuit équivalent des machines à courant continu.

Cours 4 : Machines à induction triphasé (3 heures)

Apprendre la structure et le principe de fonctionnement des machines à induction triphasé. Apprendre le circuit équivalent des machines à induction triphasé. Apprendre le flux de puissance des machines à induction triphasé.

Cours 5 : Machines synchrones (3 heures)

Apprendre la structure et le principe de fonctionnement des machines synchrones. Apprendre le circuit équivalent par phase des machines synchrones. Apprendre le flux de puissance des machines synchrones. Apprendre des machines synchrones à aimants permanents.

Cours 6 : Concevoir des machines électriques avec Ansys Electronics Desktop (3 heures)

Concevoir un moteur à aimant permanent et simuler ses performances.

Cours 7 et 8 : Convertisseurs de puissance (6 heures)

Apprendre les caractéristiques de la résistance, de l'inductance et du condensateur. Apprendre les caractéristiques des différents interrupteurs de puissance: diodes, triodes, et transistors, etc. Apprendre les différentes topologies des convertisseurs de puissance: onduleur, redresseur, convertisseur bulk, et convertisseur boost, etc.

Cours 9 : Entraînement à courant continu (3 heures)

Revoir la structure et le principe de fonctionnement des machines à courant continu. Revoir le circuit équivalent des machines à courant continu. Apprendre le circuit d'entraînement du moteur à courant continu. Apprendre le contrôle de la vitesse des moteurs à courant continu.

Cours 10 : Commande des moteurs asynchrones (3 heures)

Rappel sur la structure et le principe de fonctionnement des moteurs asynchrones. Dériver les équations de couple et de puissance. Apprendre le réglage de la vitesse des moteurs asynchrones par la tension d’alimentation, la résistance rotorique, et la fréquence de la fréquence d’alimentation.

Cours 11 : Commande des moteurs synchrones (3 heures)

Rappel sur la structure et le principe de fonctionnement des moteurs synchrones. Dériver les équations de couple et de puissance. Apprendre le contrôle de la vitesse des moteurs synchrones. Apprendre les transformations Clarke et Park. Apprendre le contrôle vectoriel du MSAP.

Cours 12 : Machines spéciales et leurs applications (3 heures)

Apprendre les nouvelles configurations des machines électriques: machine à engrenage magnétique, machine à flux axial, et machine linéaire. Apprendre les vastes applications des machines électriques. Bilan du cours.




Évaluation

 

Description

%

Date

Examen mi-session

35 %

le 21 juin 2022

Examen final

35 %

 

Rapport de projet

30 %

 

 

Travaux à remettre

  •   Un (1) rapport de projet

 

Le projet seront réalisés par groupe de trois (3) ou quatre (4) étudiants.

Projet : La date est à déterminer. Chaque group d’étudiant est tenu de concevoir un moteur à aimants permanents, simuler ses performances et rédiger un rapport.




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 21 juin 2022



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 suivant 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 de département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note (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/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) 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, ÉTS.




Ouvrages de références

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

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

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




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca/