Machine Synchrone

De FI26 ks.


Présenté par Gonzague, Yohan, Grégory B

Sommaire

Introduction

[1] Une machine synchrone est une machine à courant alternatif pour laquelle la vitesse de rotation de l'arbre est égale à la vitesse de rotation du champs tournant.

Un champs magnétique invariable peut, en tournant, entraîner à la même vitesse que lui, une aiguille aimantée, un aimant ou un electroaimant ( alimenté en continu) : c'est le principe du moteur synchrone Une machine synchrone est composé de 2 éléments majeurs

  • stator, souvent le bâtit de la machine, siège du courant induit souvent, les tensions et courants sont souvent importants. c'est aussi le siège de forces électromotrices.
  • rotor, la partie mobile étant l'inducteur. L'enroulement porté par cette pièce est destiné à être alimenté en continu
http://noelecocq.ovh.org/?p=130

Dans les moteurs synchrones, le rotor est constitué soit d'un aimant permanent soit d'une bobine alimentée en courant continu via des balais. Résultat le champ magnétique du rotor est constamment "vigoureux", donc le rotor suit très précisément la rotation du champ magnétique tournant créé par les 3 bobines du stator, alimentées par du courant alternatif.

Champ tournant

http://intram.cluny.ensam.fr/sites/EEA/module3/C02ChpTourTri.pdf

lire page 172-180 de l'aide mémoire électrotech

Dans le cas ou le stator est générateur, les courants alternatifs dans le stator créent un champ magnétique tournant à la pulsation, et réciproquement (rotor au lieu de stator):

\Omega s = \frac{\omega}{p} ou ns = \frac{f}{p}

Ωs : vitesse de rotation du champ tournant en rad.s-1
ω: pulsation des courants alternatifs en rad.s-1 ω = 2.π.f
ns: vitesse de rotation du champ tournant en tr.s-1
f: fréquence des courants alternatifs en Hz
p: nombre de paires de pôles.


Notez bien que le courant parcourant l’enroulement placé au rotor est un courant continu. C’est par la géométrie que l’on obtient une répartition sinusoïdale.




Couple maximal de décrochage :

L'angle θ appelé décalage angulaire variera avec le couple demandé au moteur
  • à vide : le couple est faible, θ est faible
  • en charge : quand le couple demandé au moteur croît, le décalage angulaire θ croît aussi, jusqu'au couple maximale de décrochage

Le couple  maximum de décrochage : cela limite la charge que l'on peut lui imposer En reprenant le premier schéma de cette section ici


  • Si θ = 0° : C=0
  • Si θ = 90° : C = K . Hr(champ rotorique) .Hs(Champ statorique) = Cmax
  • Si θ = 30° : C = Cmax/2
  • Si θ > 90° : il y a " décrochage "
  • θ est l'angle électrique (égal à l'angle mécanique dans le cas d'une machine bipolaire)


Moteur synchrone triphasé

Le moteur synchrone converti la puissance électrique en puissance mécanique. 

Le stator de la machine est alimenté en triphasé ; il se crée alors un champ magnétique tournant à la T fréquence de rotation n= f/p     ce qui fait que le rotor de la machine tourne lui-aussi à la fréquence de rotation n. Ci dessous schéma permettant de voir le champ magnétique tournant dans l'entrefer et sur le côté droit la valeur instantanée de la force électromotrice induite dans le brin qui se trouve à la position θ = 0.



Comme nous l'avons dans le chapitre sur les champs tournants, nous constatons une baisse de la force électromotrice dans le rotor, cet exemple était basé sur du monophasé.

Un moteur synchrone possède pour un courant d'excitation détermine un couple maximal de décrochage


moteur synchrone auto-piloté


[2] [3] Voir le document "Préparation à l’agrégation de Génie Electrique" le pdf/L'article


Contrôle de la vitesse sans indicateur externe

Sans indicateur externe, il n'est pas possible de s'assurer que le flux statorique reste entre 0 et 90° (meilleure fém ~90 mais <<90°) en avance sur le rotor.

Contrôle du couple moteur

Le couple moteur est le produit vectoriel entre le champ magnétique créé par le stator et le moment magnétique du rotor. La commande de couple contrôle le module du champs magnétique du stator, est s'assurer de (CM stator) sa position par rapport au rotor.

Fonctionnement à vitesse constante

Si le pilotage doit garantir une vitesse constante, cas ou la charge diminue : il faut réduire la l'intensité du champs statorique (=réduire le couple sans changer la fréquence)

Fonctionnement à couple constant

seule la fréquence du champs statorique est ajusté (diminution de la vitesse de rotation )

Nombre de pôles

Variation de vitesse

Fonctionnement en alternateur

Rotor bobiné ou à aimant permanent

Utilisations

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