Université du Québec en Outaouais Département d'informatique et d'ingénierie
Sigle : GEN1753  Gr. 01
Titre : Machines électriques
Session : Automne 2016  Horaire et local
Professeur : Taheri, Shamsodin
1. Description du cours paraissant à l'annuaire :

Objectifs

Au terme de cette activité, l'étudiant(e) sera en mesure d'acquérir une connaissance approfondie du fonctionnement des machines électriques rotatives de puissance, d'analyser le comportement en régime établi des machines à courant continu et des machines à courant alternatif (synchrone et asynchrone) et d'acquérir les connaissances nécessaires à la conception d'entraînements à vitesse variable, à courant continu et à courant alternatif.

Contenu

Modèle d'une machine rotative généralisée. Lois régissant le fonctionnement des machines. Calcul de la répartition de la force magnétomotrice créée par une armature. Calcul de la tension aux bornes d'un enroulement. Calcul du couple électromagnétique. Génératrice et moteur à courant continu: modélisation, fonctionnement, réglage de vitesse. Machine synchrone triphasée à pôles lisses et à pôles saillants: circuits équivalents, diagrammes, comportement, puissances actives et réactives, comportement aux régimes permanents et transitoires, système de contrôle. Machine asynchrone triphasée: glissement, circuit équivalent, caractéristiques naturelles et fonctionnement, réglage, mesure des paramètres. Machines spéciales: moteurs pas à pas, moteurs linéaires, machines à réluctance.
2. Objectifs spécifiques du cours :
Le cours couvre 5 des 12 qualités requises des diplômés telles que définies dans les normes d'agrément des programmes de génie au Canada. (http://www.engineerscanada.ca/fr/ressources-en-matiere-dagrement):

a. Qualité 1: Connaissances en génie

b. Qualité 2: Analyse de problèmes

c. Qualité 3: Investigation

d. Qualité 4: Conception

e. Qualité 5: Utilisation d'outils d'ingénierie

Les qualités 3, 4 et 5 sont mesurées dans ce cours aux fins de rétroaction.

Objectifs spécifiques
Qualité
Indicateurs
 Introduit Développé Utilisé
  • Mettre en œuvre les circuits électriques incluant des machines synchrones et asynchrones triphasées
  • Évaluer la performance des machines tournantes à courant alternatif
3
 2. Mettre en œuvre des investigations documentaires, des expériences et/ou des prototypes
X
  • Concevoir des solutions dans le cadre d'un projet de conception des machines électriques qui répondent aux exigences
4
 3. Créer des modèles, simulations, prototypes, et faire des tests
X
  • Utiliser les outils et sélectionner les techniques appropriées pour déterminer les caractéristiques Turque-Tension et Courant-Vitesse des moteurs alternatifs
  • Utiliser des techniques pour la synchronisation d'un alternateur triphasé avec un réseau d'alimentation triphasé
  • Modélisation et simulation des moteurs dans le logiciel LVSIM
5
 2. Utiliser les outils, techniques de mesure, modèles ou simulations appropriés
X
3. Stratégies pédagogiques :
3.1 Modalités d'enseignement Les formules suivantes seront utilisées:
  1. Cours magistral (une période par semaine).
  2. Problèmes à solutionner se rattachant au cours.
  3. Séances de laboratoire (une période par semaine de 3 heures). La présence lors de ces séances est obligatoire.
  4. Lecture personnelle.
  5. Projet de conception.

Laboratoire:
Une assistance technique sera assurée par un technicien du département (Abdelkrim Chebihi). Le technicien ne sera disponible que lors de la séance de laboratoire prévue à l'horaire.

Les règlements spécifiques au fonctionnement des laboratoires seront abordés lors du premier travail pratique.

3.2 Gestion de la classe
Cours magistraux:
La participation et les échanges en classe sont les bienvenus. Le respect va dans les 2 sens. Veuillez respecter vos collègues et vos professeurs en classe (ne pas être en élément perturbateur) et vous serez traité avec le même respect en retour. Prière de ne pas arriver en retard au cours et de ne pas quitter avant la fin du cours. Si vous devez quitter avant la fin du cours, s'il vous plaît, en informer le professeur au début du cours et minimiser la perturbation de la classe en occupant un siège près de la porte.

Par ailleurs, dans l'intérêt de tous et pour créer un climat calme et propice à l'apprentissage, il est exigé de garder dans votre sac tous les objets TIC pouvant affecter l'attention des autres étudiants et celle du professeur. Ceci inclus l'ordinateur portable, le téléphone cellulaire (en mode fermé ou silencieux) et autres outils de communication (SMS, etc.), journaux et lecteurs MP3. Votre collaboration sera grandement appréciée par le professeur et les autres étudiants. Le professeur se réserve le droit de confisquer lesdits objets le cas échéant (cours et/ou l'attention du professeur et/ou des étudiants sont affectés). En effet, l'utilisation des TIC dans la salle de classe ne peut se faire qu'à des fins pédagogiques. Les autres formes d'utilisation pouvant être potentiellement une source de distraction pour le professeur ou les autres étudiants.

4. Heures de disponibilité ou modalités pour rendez-vous :
Sur rendez-vous par courriel (shamsodin.taheri@uqo.ca)
5. Plan détaillé du cours sur 15 semaines :
Semaine Thèmes Dates
1   

Chapitre 1 : Présentation du plan de cours, Rappels et introduction aux machines électriques.

  • Rappel des notions fondamentales d'électromagnétisme.
  • Lois régissant le fonctionnement des machines.
  • Calcul de la répartition de la force magnétomotrice créée par une armature.
  • Calcul de la tension aux bornes d'un enroulement.
  • Calcul du couple électromagnétique.
  • Système unitaire (p.u.).

Lire "Les exigences et consignes de sécurité durant les TP" et passer le quiz avant le TP1.

 09 sept. 2016 
2   

Chapitre 1 : Présentation du plan de cours, Rappels et introduction aux machines électriques. (SUITE)

 16 sept. 2016 
3   

Chapitre 2 : Génératrice et moteur à courant continu.

  • Modélisation.
  • Principe de fonctionnement.
  • Réglage de vitesse.

 23 sept. 2016 
4   

Chapitre 3 : Machine asynchrone triphasée.

  • Constitution.
  • Modes de fonctionnement.
  • Circuit équivalant d'une machine asynchrone.
  • Champ tournant.
  • Génératrice synchrone.
  • Bilan des puissances d'un alternateur.
  • Moteur synchrone.
  • Démarrage du moteur synchrone.
  • Réglage de la vitesse des moteurs asynchrones.
  • Conditions anormales de fonctionnement.
  • Caractéristiques couple-vitesse.

Travail pratique 1: Moteur c.a. à induction, Partie 1 : Moteur triphasé à cage d'écureuil. (3 octobre 2016)

 30 sept. 2016 
5    Chapitre 3 : Machine asynchrone triphasée. (SUITE) 07 oct. 2016 
6    SEMAINE D'ÉTUDES 14 oct. 2016 
7    Chapitre 3 : Machine asynchrone triphasée. (SUITE)

Travail pratique 2: Moteur c.a. à induction, Partie 2 : Effet de la tension sur les caractéristiques des moteurs. (17 octobre 2016)

 21 oct. 2016 
8    Révision sur les chapitres 1, 2 et 3

Initiation du projet de conception.

 28 oct. 2016 
9    EXAMEN DE MI-SESSION 04 nov. 2016 
10   

Chapitre 4 : Machine synchrone triphasée.

  • Principe et constitution.
  • Fonctionnement à vide et en charge.
  • Réaction d'induit.
  • Circuits équivalents.
  • Fonctionnement en génératrice autonome et sur le réseau infini.
  • Régulation de tension.
  • Diagramme PQS.
  • Synchronisation des alternateurs.
  • Limites de fonctionnement d'un alternateur.
  • Rendement de l'alternateur.
  • Moteur synchrone.
  • Démarrage des moteurs synchrones.
  • Fonctionnement dans les quatre quadrants.
  • Couple et stabilité.
  • régimes transitoires.

 11 nov. 2016 
11   

Chapitre 4 : Machine synchrone triphasée. (SUITE)

Travail pratique 3: Génératrice synchrone triphasée, Partie 1 : Alternateur, fonctionnement à vide. (14 novembre 2016)

 18 nov. 2016 
12   

Chapitre 4 : Machine synchrone triphasée. (SUITE)

Travail pratique 4: Génératrice synchrone triphasée, Partie 2 : Caractéristiques de la régulation de tension. (21 novembre 2016)

 25 nov. 2016 
13   

Chapitre 5 : Machines spéciales.

  • Moteurs pas-à-pas.
  • Moteurs linéaires.
  • Machines à réluctance.

Travail pratique 5: Génératrice synchrone triphasée, Partie 3 : Synchronisation d'un alternateur. (28 novembre 2016)

 02 déc. 2016 
14    Révision sur les chapitres 4 et 5
Remise du projet de conception 		09 déc. 2016 
15    EXAMEN FINAL (3 heures) 16 déc. 2016 
6. Évaluation du cours :

Outils d'évaluation Pondération Indicateurs évalués
Travaux pratiques (5 séances)
20%
3.2 - 5.2
Projet de conception
15%
4.3
Examen de mi-session
25%
Examen final
40%

  • Tout appareil électronique personnel (cellulaires et autres outils de communication, lecteurs MP3...) est interdit pendant les examens et l'utilisation non autorisée d'un tel dispositif électronique sera considérée comme une fraude selon le terme de la procédure concernant les infractions relatives aux étude et sanctions. Le professeur retire automatiquement l'examen à l'étudiant et ce dernier obtient la note zéro (0) pour cette évaluation.
  • La note de passage est fixée à 52%
  • Il faut obtenir une moyenne minimale de 52% au total des 2 examens pour que les notes des travaux pratiques et du projet de conception soient prises en considération dans le calcul de la note finale.
  • Il faut obtenir une moyenne minimale de 50% aux travaux pratiques pour que les notes des travaux comptent. La présence aux travaux pratiques est obligatoire.
  • L'examen final portera sur toute la matière du trimestre.
  • Aucun délai pour la remise des travaux pratiques et du projet de conception ne sera négociable (sauf force majeure) et une note de zéro (0) sera attribuée. Le rapport doit être remis via le site Moodle du cours.
  • Attention: La présence aux cours est obligatoire. Trois absences ou plus mèneront à un échec automatiquement.
    •

Indicateurs
Niveau 0
Niveau 1
Niveau 2
Niveau 3
3.2 Mettre en œuvre des investigations documentaires, des expériences et/ou des prototypes. Mise en œuvre inacceptable Mise en œuvre partielle Mise en œuvre acceptable Mise en œuvre remarquable
4.3 Créer des modèles, simulations, prototypes, et faire des tests. Création de modèles, simulations, prototypes et/ou exécution de tests inadéquate ou inexistante Création de modèles, simulations, prototypes, mais exécution de tests insuffisante Création de modèles, simulations, prototypes et exécution de tests adéquates Création de modèles, simulations, prototypes et exécution de tests remarquables
5.2 Utiliser les outils, techniques de mesure, modèles ou simulations appropriés. Utilisation inadéquate ou inexistante Utilisation partielle Utilisation adéquate Utilisation remarquable

7. Politiques départementales et institutionnelles :
8. Principales références :
  1. T. Wildi et G. Sybille, Électrotechnique, Presses de l'Université Laval, 2005.
  2. S. J. Chapman, Electric Machinery fundamentals, 4th ed., McGraw-Hill Higher Education, 2005.
  3. P. C. Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Wiley, 1996.
  4. B. St-Jean, Électrotechnique et machines électriques, Les Presses de l'Université de Sherbrooke.
  5. Fitzgerald, Kingsley et Umans, Electric Machinery, McGraw-Hill, 4th ed., 2003.
9. Page Web du cours :
https://moodle.uqo.ca