Chute de tension importante moteur de pompe en régime permanent

Bonjour,

Je rencontre actuellement un problème concernant le moteur triphasé de ma pompe centrifuge immergée et j'aimerai avoir vos avis si possible.

Moteur :
Pu = 37 kW
Un = 400 V
In = 75,7 A
Cos phi (4/4) = 0,87
Branchement 3 fils à un démarreur progressif ALTISTART 48 : 3x(1x25mm²) / 150 m.

Alimenté par un transformateur 160 kVA | 23 000 V / 400 V

A l'arrêt du moteur, la tension mesurée en amont de l'alimentation est de 385 V, ce qui correspond à la tension réelle au secondaire du transformateur moins les pertes en ligne. La chute de tension est donc de 3,8 % ce qui est admissible.
Mais lors de la marche normale de la pompe et en régime permanent, la tension mesurée au même point chute et stagne à 358 V, ce que je trouve trop faible (> aux 8 % NFC 15-100) et qui me fait chuter mes performances moteur. Il y a 150 mètres de câble après ce point jusqu'au moteur où j'ai calculé une tension d'entrée de 349 V !

Une telle baisse de tension au même point de mesure est-elle normale ? N'est-elle pas due à un défaut de résistance interne du moteur ou autre cause (bobinage ?) ?

Les données mesurées en marche sont donc les suivantes :

Pabs = 41,9 kW
Q = 14,7 kVAr
S = 45,1 kVA
FP = 0,93
U = 359 / 358 / 360 V
I = 72,9 / 75,2 / 72,8 A

Merci à vous si vous avez quelques pistes.

Bonne fin de journée

Bonjour

Un petit schéma unifilaire de cette alim depuis le transfo serait intéressante, ( longueurs et sections, métal ) pour bien localiser tes points de mesure .... 385V, 358/360 Volts , 349 volts ...

Il faut toujours réfléchir une un graphe réel qui ne prête pas à interprétation ....

Cordialement

Ok, je vais préparer cela. C'est vrai, "un travail bien préparé..."

Diadia, bonjour

La chute de tension me parait tout à fait satisfaisante. A votre attention, j'ai modifié l'un de mes documents suivre la trajet en écriture noire.

Le problème doit être ailleurs.

D'autres adhérent vous apporteront certainement des réponses.

cordialement.



Je suis allé un peu vite. come vous l'a demandé Le loup blanc compléter vos informations.

Bonjour Electron libre

Oui; j'avais déjà remarqué que pour 25mm2 cuivre (? car on précisé), on avait pour 75 A, environ 4,5 % à cos PHI 0,8; mais au vu des chiffres annoncés, il doit y avoir d'autres portions de circuit non citées qui contribuent au résultat constaté, d'où ma demande de schéma unifilaire depuis le transfo cité.

Cordialement

Merci,

Voici ci-dessous un schéma des points de mesure.

Une chute de tension de 10,3 % entre le transformateur et le démarreur de la pompe est trop élevé. selon mes calculs, on tombe même à 12,7 % arrivé au moteur situé 150 mètres après.
Je comprend bien que la tension baisse suite au raccordement de la charge mais des mesures effectuées sur d'autres pompe donnent des chutes beaucoup plus faible que celle-ci, c'est pour cela que je me demande s'il n'y a pas un défaut quelque part..

https://i.servimg.com/u/f58/18/56/05/63/schama10.jpg

Je précise que le cos phi de 0,87 est celui indiqué sur la plaque signalétique et correspondant à une charge de 100%.

le cos phi réel, qui est corrigé par des condos produisants 10,3 kVAr est de 0,94 au point de mesure indiqué (et même au moteur je suppose..).

Excusez moi de rééditer mais je viens de relire mes notes :

Je précise également que le démarreur émet un bruit assez fort et qu'il n'y a pas de bypass prévu (ce qui explique le malencontreux raccordement des batteries de condos qui ne sont pas asservies à la marche de la pompe et injectent donc du réactif en permanence).

Bonjour

Tout d'abord, il manque tout le détail de ce circuit ( longueurs et section, ... seule sont indiqués tes 150 m)

Ensuite, il apparait en première analyse, que le point de mesure que tu as mentionné - 385V, 359V ) n'est pas convenablement alimenté depuis le transfo ... il ne permets pas un départ de 45 KVA ,
d'où la nécessité du schéma demandé ...


Cordialement

Malheureusement je n'ai pas les longueurs et sections entre le transformateur et l'alimentation (transformateur de type suspendu et situé à distance du forage (pas plus de 200 m)) et je ne suis pas actuellement sur site, j'analyse les données que j'y ai relevées.

Mais je ne comprends pas pourquoi le point n'est pas convenablement alimenté selon vous, le triphasé n'apparaît pas explicitement sur le schéma mais c'en est bien, et on a bien P = 359 * 73,2 * 0,93 * 1,732 = 42,3 kW, et la pompe fonctionne.

En attendant, j'aimerai vous soumettre une question subsidiaire mais directement liée à ce problème :

Sachant que le point de fonctionnement de la pompe se situe naturellement à l'intersection de sa courbe caractéristique avec la courbe du réseau, si le moteur est sous alimentée que va-t-il se passer : La pompe va-t-elle tout de même réussir à atteindre ce point ou alors est-ce que c'est la courbe caractéristique de la pompe qui se modifie (elle baisse) compte tenu que le moteur ne peux fournir la puissance désirée ?

djadja212,

Quelques pistes de travail.

Ok, j'avais bien vu comme vous qu'il y a déjà plusieurs erreurs de conception à la base. Mais selon moi, ces erreurs ne me permettent pas d'expliquer la baisse de tension au point indiqué lorsque la pompe fonctionne. A la lumière de notre travail, je me dis que peu-être le défaut serait situé dans le tableau (entre les protections,sectionneurs, démarreurs progressif bruyant), il est possible qu'un défaut quelque part à ce niveau soit à l'origine de ce problème, donc la pompe ne serait peut - être pas en cause.

Bonjour

Au vu de la chute de tension aub point BLEU, il faut chercher une explication dans la liaison TRANFO-Point BLEU .... et approfondir ce point .
Le reste partait normal .....
Tu as consommé 4,1 % de chute sur les 5 % autorisés dans ta liaison de 150 m en 25 mm2 .....
Il te reste donc trés peu pour la liaison TRANFO-Point BLEU dont tu ne nous a encore rien dit en terme de distance et de section ....
Cette liaison ne supporte pas le départ POMPE au niveau point BLEU ....

Cordialement

Cordialement

Merci Loup Blanc, je vais continuer à plancher sur cela. Cependant on voit bien que à vide la chute de tension entre le transfo et le point bleu est acceptable (3,8%) donc je n'ai pas envisagé un problème sur cette section (en supposant que le transfo délivre bien les 400 V...).

bonne soirée,

meilleures salutations,

Bonjour

C'est à toi de choisir ...mais tu n'as toujours pas répondu sur la constitution de cette liaison .
.. section, longueur ....

Si tu acceptes 3,8 % entre R=Transfo et ce point, il te reste  5-3,8 =  1,2 % pour tes 150 m , soit du 200 mm2 cuivre , ce qui est assez original .....
.Cordialement

Il y a un point qui m'interpelle personnellement :
- Le démarreur fait un bruit inhabituel
- Il n'y a pas de by-pass

Il serait tout de même mieux pour la survie des thyristors de mettre en place le by-pass à la fin du démarrage. Il possible que l'un des thyristors dysfonctionne et dans ce cas, le courant n'est plus équilibré dans les trois phases. Les tensions mesurées en fonctionnement sont-elles identiques entre chaque phase ?
Après on peut aussi imaginer le pire : suite à un dysfonctionnement d'un thyristor, une présence d'harmoniques de courants et une résonance entre inductances de ligne et la batterie de condensateur pour une fréquence harmonique...


Remarque :
Si un contacteur de court-circuitage est utilisé, il faut le raccorder en L1 L2 L3 du côté réseau et sur les bornes A2 B2 C2 prévues à cet effet sur l’Altistart 48

Bonjour à vous, merci de vos précisions.

Je précise qu'à part à la phase de démarrage, les mesures à l'entrée du démarreur ont indiqués que les niveaux d'harmonique en tension et en courant sont très acceptables et que les phases sont assez équilibrées en courant et tensions.

J'aurais deux questions :

1 - Il est clair qu'il faut asservir l'enclenchement des condensateurs avec le fonctionnement de la pompe. Comme il n'est pas conseillé de les raccorder entre le démarreur et le moteur, dans ce cas faut-il les raccorder à la sortie du bypass du démarreur ? Cela impliquerait que le facteur de puissance ne soit pas corrigé pendant les phases de démarrage et d'arrêt mais est-ce nécessaire qu'il le soit ?

2 - Sachant que le point de fonctionnement de la pompe se situe naturellement à l'intersection de sa courbe caractéristique avec la courbe du réseau, si le moteur est sous alimentée que va-t-il se passer : La pompe va-t-elle tout de même réussir à atteindre ce point ou alors est-ce que c'est la courbe caractéristique de la pompe qui se modifie (elle baisse) compte tenu que le moteur ne peux fournir la puissance désirée ?

Salutations,

Concernant l'influence de la tension sur le point de fonctionnement :
Aussitôt qu’une tension plus petite est appliquée aux bornes du moteur de la pompe, le couple moteur est réduit de manière quadratique. Exemple : si la tension effective aux bornes du moteur est réduite de 50%, le couple moteur est alors réduit au quart (25%) de sa valeur. Ce qui a plus conséquence un déplacement du point de fonctionnement par glissement avec une vitesse réduite de la pompe en fin de démarrage. La figure suivante illustre ce principe de fonctionnement :
- en rouge, démarrage direct à pleine tension réseau
- en vert, démarrage direct à tension réduite
- le point de fonctionnement = point d’intersection des deux courbes



Le couple moteur se décompose en deux (principe fondamental de la dynamique) : une partie pour vaincre le couple résistant dû à la charge et le surplus (que j'ai noté CA sur la figure) pour accélérer la charge. Le croisement des deux courbes donne le point de fonctionnement (accélération nulle). Le temps de démarrage à tension réduite aura été plus long du fait du couple moteur réduit (CA plus petit). Pour du pompage, la forme du couple résistant correspond à la figure, il augmente en fonction du carré de la vitesse.

Remarque : C'est le principe même qu'utilise un démarreur pour augmenter le temps de démarrage : il réduit la tension aux bornes du moteur (souvent de l'ordre de 30 à 60%) par découpage de la tension par ses thyristors afin de réduire le couple d'accélération et augmente progressivement cette tension pendant la phase de démarrage jusqu'à appliquer la pleine tension au moteur (principe de la commande en rampe de tension d'un démarreur).

Donc le fait d'avoir une tension réduite pour alimenter la pompe va déplacer le point de fonctionnement, la pompe tournera un peu moins vite en régime établi.
Par contre pour le démarreur ATS48, ce serait peut-être pas mal d'augmenter le réglage de la tension de départ de la rampe pour compenser (on parle aussi de couple de décollage puisque les deux grandeurs couple et tension sont liées : une réduction de 10% de la tension a pour conséquence une réduction de 19% du couple moteur)

J'espère avoir été à peu près clair dans mes explications...

On retrouve (en mieux) ces explications ici :
Notions fondamentales sur le démarrage des MAS : Document Rockwell

[Note : dans mon message je parle de couple, je devrais plutôt parler de moment de couple]

Bonjour Ulairi,

Oui, ces explications sont très claires et je vous en remercie.
La finalité de cela est de savoir le gain d'un relevage de la tension sur le coût de pompage annuel.
J'utilise donc les lois de similitude :

Les conditions initiales à la pompe
Ui = 359 V
Ii = 72,5 A
Pi = 42,6 kW
Qi = 58,7 m3/h
HMTi = 130 m

Les conditions finales
Uf = 368 V
If = Ii (supposé inchangé)
Pf = 43,7 kW (=Uf x If x cos phi x 1,732)
HMTf = HMTi (imposé par le réseau)

Selon la loi de similitude : Pf / Pi = ( Qf / Qi ) ^ (-1/3)
Soit Qf = 59,2 m3/h

Pour 3000 heures de fonctionnement par an, j'obtiens donc :
Conso(i) = 0,73 kWh/m3
Conso(f) = 0,74 kWh/m3

selon ces calculs, le relevage de la tension augmenterai la consommation annuelle. Je trouve cela anormal, car il est clair que réduire l'écart par rapport à la tension nominale de la pompe est censé améliorer le rendement du moteur :



Est-ce qu'il y aurait une erreur dans mon raisonnement selon vous ? Merci encore pour votre aide.

Bien cordialement

Bonjour

Je ne comprends pas de trop la dérive de ce fil, qui avait pour objet une analyse des causes de cette chute de tension importante pour tenter d'y remédier ....

C'est ce point là qu'il faut analyser et résoudre ... les autres ne sont que des circonvolutions qui ne résolvent en rien les chutes de tension et l'énergie perdue ....

En tout cas, le moteur n'y est pour rien ....

Quant à l'analyse présentée dans la dernière réponse, elle me parait fort étrange et reposant sur des postulats non fondés ..du genre
- If = Ii ce qui est totalement faux,
- la loi de similitude ... en quoi une incidence de la tension aurait une incidence directe sur la puissance et donc sur le débit .......

Cordialement

djadja212 a écrit:

selon ces calculs, le relevage de la tension augmenterai la consommation annuelle.
Est-ce qu'il y aurait une erreur dans mon raisonnement selon vous ?

Sans entrer dans les détails de calculs, il y a erreur de raisonnement :
Le comptage d’énergie pour la facturation ne se situe pas immédiatement en amont de la pompe mais il est en tête d'installation.
Or vous avez constaté une chute de tension anormale sur votre réseau d'alimentation qui constitue des pertes qui du coup sont aussi facturées comme le souligne Le Loup Blanc.

La chute de tension aux bornes de la pompe influe sur les performances de celle-ci mais d'un point de vue facturation, ce qui est problématique ce sont ces pertes en ligne.

Le Loup Blanc a écrit:

en quoi une incidence de la tension aurait une incidence directe sur la puissance et donc sur le débit .......

L'incidence existe, elle est aisément visible graphiquement sur les courbes de mon post précédent qui montre le glissement du point de fonctionnement à tension réduite.
Le débit est proportionnel à la vitesse de la pompe donc il y a baisse du débit à tension réduite
La puissance utile mécanique fournie par le moteur de la pompe est le produit du couple par la vitesse : P = Cw or le couple et la vitesse baissent sous tension réduite.
Pour une application centrifuge type pompe, ventilation, la puissance utile est proportionnelle au cube de la vitesse de rotation. C'est d'ailleurs pourquoi on considère ces applications centrifuges comme importantes sources potentielles d'économies d'énergies par variation de vitesse via un variateur de fréquence

Désolé pour cette dernière circonvolution, il convient en effet de se pencher sur le sujet initial de ce post à savoir la problématique des pertes en ligne.

Cordialement

Merci pour les informations intervenue sur ce post. ça m'a beaucoup aidé