Machine synchrone - PowerPoint PPT Presentation

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Title:

Machine synchrone

Description:

Alternateur triphas 3.1 Plaque signal tique Exemple : 1,2 kVA ; 1500 tr/min; 50 Hz; Stator en triangle : 230 V; 3,1 A Stator en toile : 400 V; 1,8 A ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: Machine synchrone


1
Machine synchrone
  • Champ magnétique tournant
  • Une aiguille aimantée est une source de champ
    magnétique.
  • Plaçons au-dessus de cette aiguille un aimant en
    U pouvant tourner autour dun
  • axe vertical.
  • La rotation de laimant en U crée un champ
    magnétique tournant. Ce champ
  • entraîne laiguille qui tourne à la même vitesse.
    On dit que la rotation est
  • synchrone. La vitesse de rotation du champ
    magnétique tournant est appelée
  • vitesse de synchronisme, notée Os ( en rad/s ) ou
    ns ( en tr/s ).
  • Si on remplace laiguille par un disque
    conducteur,celui-ci se met à tourner
  • mais avec une vitesse inférieure à la vitesse du
    champ. On dit que la rotation
  • est asynchrone.

2
2. Constitution
  • Une machine synchrone est une machine réversible.
  • PM
    Pélectr Pélectr
    PM
  • Génératrice
    Moteur
  • Une machine synchrone est constituée de
  • - Rotor (Roue polaire ) cest linducteur. Les
    enroulements du rotor étant parcourus par un
    courant continu, le rotor se comporte comme un
    aimant. Sa rotation donne un champ magnétique
    tournant.
  • Il existe des rotors à pôles lisses ( vitesse
    importante ) et des rotors à pôles
  • saillants ( vitesse lente ) à grand nombre de
    pôles ( ex 40 pôles ).
  • si le nombre de pôles 40 le nombre de paires
    p 20.
  • - Stator cest linduit. Il possède 3
    enroulements ( système triphasé ).
  • Il doit être feuilleté parce quil est placé dans
    un champ tournant.

MS
3
Symbole de la Ms
  • Machine synchrone monophasée Machine
    synchrone triphasée
  • Induit
  • (Stator )
  • Inducteur
  • ( Rotor )

MS
MS 3
4
3. Alternateur triphasé
  • 3.1 Plaque signalétique
  • Exemple 1,2 kVA 1500 tr/min 50 Hz
  • Stator en triangle 230 V 3,1 A
  • Stator en étoile 400 V 1,8 A.
  • Rotor 70 V 2,6 A.
  • 3.2 Étude à vide
  • Lalternateur est entraîné en rotation par un
    moteur à courant continu ( MCC) à
  • excitation série. Les 3 enroulements statoriques
    sont laissés ouverts.
  • E
  • (V)
    n 1500 tr/min
  • 50
    Courbe de première
    aimantation
  • 0,2
    Ie ( A )

  • (courant dans les enroulements du rotor )

5
  • Les tensions aux bornes des enroulements
    statoriques sont égales aux f.é.m.
  • induites par le champ tournant créé par la roue
    polaire ( le rotor ).
  • Le stator est le siège dun système triphasé
    équilibré de tensions induites
  • e1 Ev2 sin ( 2p f t )
  • e2 Ev2 sin ( 2p f t - )
  • e3 Ev2 sin ( 2p f t - )
  • La fréquence de ces tensions est f f pn
    f en Hertz p nombre de paires
  • de pôles n fréquence ( ou vitesse ) de
    rotation ( en tr/s ).
  • La valeur efficace des f.é.m. induites a pour
    expression
  • N
    nombre de conducteurs dune phase du stator
  • K
    coefficient de Kapp dépend de la machine
  • F
    flux maximal dans une spire du stator ( en Wb)

E KNnpF KNfF
6
  • Exemple Alternateur tétrapolaire ayant 96
    conducteurs au stator avec K 2,15
  • et E 230V. Lalternateur a une vitesse n
    1500 tr/min. Quelle est la valeur
  • du flux maximal F ?
  • 3.3 Modèle équivalent dune phase de
    lalternateur
  • i
  • r
    LS
  • ur
    uLs
  • e

    v
  • Les notation i et v supposent un alternateur
    couplé en étoile.
  • r résistance dun enroulement statorique ( r en
    O ).
  • LS inductance dite synchrone ( LS en H ).
  • Loi des mailles v
    ou e
  • Lalternateur fonctionnant en régime sinusoïdal,
    on peut associer à v, e, ur, uLS

7
  • les vecteurs de Fresnel.

  • ou
  • Ur rI ULS LS?I donc ZLS LS?
  • Diagramme de Fresnel

  • f
  • O

    x
  • E 230 V r 4,9 O LS? 84,5 O I 1,8
    A charge inductive de facteur
  • de puissance 0,93. Déterminer la valeur efficace
    V de v.

8
  • 3.4 Bilan des puissances
  • Puissance mécanique reçue PM PM TMO.
  • TM moment du couple dentraînement.
  • Puissance reçue par le rotor Pe UeIe ReIe2
  • Re résistance du bobinage du rotor.
  • Puissance absorbée Pabs PM Pe
  • Puissance utile Pu v3UIcosf
  • U tension efficace entre phases
  • I intensité efficace du courant en ligne
  • Cosf facteur de puissance de la charge.
  • Pertes - pertes dans le fer ( hystérésis et
    courants de Foucault ) elles
  • dépendent de f et de V
  • - pertes mécaniques ( frottements
    ) elles dépendent de f.
  • - pertes par effet joule
    statorique PJS

9
  • en étoile PJS 3rI2 r résistance
    dun enroulement.
  • en triangle PJS 3rJ2
  • ( étoile ou triangle ) PJS RI2
    R résistance entre deux bornes du
  • stator.
  • - pertes par effet Joule rotorique
    PJr Pe
  • Pfer et Pm sont constantes si f et U sont
    constantes.
  • 3.5 Rendement
  • ?
  • Exemple K 2,15 E 230 V n 1500 tr/min
    N 32 p 2 Sn 1,2 kVA.
  • Charge résistive résistance dun enroulement
    statorique r 4,9 O Ie 2,6A
  • Pc Pfer pm 70 W I 1,8 A ( étoile ) I
    3,1A ( triangle ). ? ?

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4. Moteur synchrone triphasé
  • 4.1 Principe
  • Le stator alimenté en triphasé, crée un champ
    tournant à la fréquence de
  • rotation n et entraîne en rotation le
    rotor.
  • Le champ tournant statorique et celui créé par le
    rotor tournent au
  • synchronisme.
  • 4.2 Modèle équivalent
  • r
    LS i
  • e ur
    uLS v

  • r résistance dun enroulement
    négligeable

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4.3 Bilan des puissances
  • Pa v3UIcosf
  • Pu TuO
  • Le rendement ?
  • 4.4 Utilisation des machines synchrones
  • Alternateur On lutilise pour produire du
    courant en monophasé(groupe
  • électrogène ) comme en triphasé ( dans les
    centrales électriques ).
  • Moteur - Pour un réseau de fréquence fixe,
    n f/p on a quune seule
  • Vitesse.
  • - Pour faire varier la
    vitesse du moteur, il faut faire varier la
  • fréquence des grandeurs statoriques. Pour cela,
    on utilise un onduleur comme
  • variateur de vitesse. Il est autopiloté et
    présente les mêmes avantages quun
  • MCC série. Il est ainsi utilisé dans les TGV
    Atlantique.
  • - Petites puissances dans
    les servomécanismes.
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