Université du Québec en Outaouais Département d'informatique et d'ingénierie
Sigle : GEN1753  Gr. 01
Titre : Machines électriques
Session : Automne 2018  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 active et réactive, comportement aux régimes permanent et transitoire, 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)

  1. Qualité 1 : Connaissances en génie
  2. Qualité 2 : Analyse de problèmes
  3. Qualité 3 : Investigation
  4. Qualité 4 : Conception
  5. Qualité 5 : Utilisation d’outils d’ingénierie

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

Objectifs spécifiques

Qualité

Indicateurs

Introduit Développé Utilisé
  • Mettre en œuvre les circuits électriques incluant des machines synchrones et asynchrones triphasés
  • 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 :

Le laboratoire est sous la responsabilité de M. Antoine Shaneen : Antoine.Shaneen@uqo.ca, 819 595-3900, poste 1863 / Bureau B0180). Il sera disponible lors des séances prévues à l’horaire.

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.

Incidence sur la santé et la sécurité :

Les exigences et consignes de sécurité des travaux pratiques en laboratoire.

Des notions de travail et de conception sécuritaire seront abordées lors de diverses séances du cours.

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

Absence aux travaux pratiques :

La présence aux travaux pratiques (TPs) est obligatoire. À défaut de se présenter à la période convenue, la note zéro (0) sera accordée pour ledit TP. Dans un délai d'une semaine de la tenue du TP, l'étudiant peut, pour des motifs valables et sur présentation de pièces justificatives, demander une reprise du TP. Il doit se présenter au département et remplir le formulaire concerné. Il est du droit du département de refuser tout report de TP et, le cas échéant, toute demande de révision de note reliée à l'absence. En cas d’absence à plus de deux séances, la session toute entière sera compromise.

Un retard de plus de quinze (15) minutes est équivalent à une absence. Les étudiants(e)s en retard ne sont donc pas admis(e)s à leur séance de TP, car des instructions de sécurité importantes y sont données au début.

3.2 Gestion de la classe

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 un 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, Veuillez en informer le professeur au début du cours et minimiser votre perturbation 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 inclut 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 les dits 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.

3.3 Plagiat

Les sanctions prévues à la politique institutionnelle sur le plagiat seront appliquées aux étudiants identifiés par le professeur ou chargé de cours.

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 machinesà courant alternatif

  • 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.

06 sept. 2018 
2   

Chapitre 2 : Génératrice et moteur à courant continu

  • Modélisation
  • Principe de fonctionnement
  • Réglage de vitesse
13 sept. 2018 
3   

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 (Groupe A : 25 sept. 2018 - Groupe B : 26 sept. 2018)

20 sept. 2018 
4   

Chapitre 3 : (suite)

Travail pratique 2 : Moteur c.a. à induction, Partie 2 : Effet de la tension sur les caractéristiques des moteurs (Groupe A : 02 oct. 2018 - Groupe B : 03 oct. 2018

27 sept. 2018 
5   

Chapitre 3 : (suite)

04 oct. 2018 
6   

Semaine d'études

11 oct. 2018 
7   

Révision sur les chapitres 1, 2 et 3

Initiation du projet de conception

18 oct. 2018 
8   

EXAMEN DE MI-SESSION

25 oct. 2018 
9   

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

Travail pratique 3 : Génératrice synchrone triphasée, partie 1 : Alternateur fonctionnement à vide (Groupe A : 06 nov. 2018 - Groupe B : 07 nov. 2018)

01 nov. 2018 
10   

Chapitre 4 : (suite)

Travail pratique 4 : Génératrice synchrone triphasée, partie 2 Caractéristiques de la régulation de tension

(Groupe A : 13 nov. 2018 - Groupe B : 14 nov. 2018)

08 nov. 2018 
11   

Chapitre 4 : (suite)

Travail pratique 5 : Génératrice synchrone triphasée, partie 3 : Synchronisation d’un alternateur (Groupe A : 20 nov. 2018 - Groupe B : 21 nov. 2018)

15 nov. 2018 
12   

Chapitre 5 : Machines spéciales

  • Moteurs pas à pas
  • Moteurs linéaires
  • Machines à réluctance
22 nov. 2018 
13   

Chapitre 6 : Commande de machines électriques

  • Moteur à c.c.
  • Moteur à c.a.

Travail pratique 6 : Commande de machines électriques (Groupe A : 27 nov. 2018 - Groupe B : 28 nov. 2018)

29 nov. 2018 
14   

Révision sur les chapitres 4, 5 et 6

Remise du projet de conception

06 déc. 2018 
15   

EXAMEN FINAL (3 h)

13 déc. 2018 
6. Évaluation du cours :

Outils d'évaluation

Pondération

Indicateurs mesurés

Travaux pratiques (6 séances)

20 %

5.2

Projet de conception

15 %

4.3

Examen de mi-session

25 %

3.2

Examen final

40 %

3.2

  • 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 études 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 comptent dans le calcul de la note finale.
  • Il faut obtenir une moyenne minimale de 52 % 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 0 sera attribuée. Le rapport doit être remis via le site Moodle du cours.

Par indicateur mesuré, on entend qu’à la fin du cours, un niveau de performance (0, 1, 2, 3) est donné pour chaque indicateur et pour chaque étudiant selon la grille ci-dessous :

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 acceptable 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. Fitzgerald, Kingsley et Umans : «Electric Machinery», McGraw-Hill, 4th ed., 2003
9. Page Web du cours :
https://moodle.uqo.ca