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Machines synchrones• 1
Machines synchrones
Gérard-André CAPOLINO
Machines synchrones• 2
Machines synchrones
Machine à pôles lisses
• Le stator est un circuit magnétique circulaireencoché
• Un bobinage triphasé estplacé dans les encoches
• Le rotor est également un circuit magnétiquecirculaire
• Un enroulement continumulti-polaire est placédans des encoches au rotor
Concept (machine à 2 pôles)
N S
A-B
+
A+ C
+
C-
B-
A
B
CStator
Encoches et bobines
Rotor avecbobinage continu
Machines synchrones• 3
Machines synchrones
Machine à pôles saillants
• Le stator a un circuit magnétiqueencoché avec un bobinagetriphasé
• Le rotor a des pôles saillants• Un courant continu alimente le
rotor à travers des bagues et des balais
• Le nombre de pôles varie de 2 à128 ou plus
• Concept (machine à 2 pôles)
N
S
A+
B+
C+B-
A-
C-
Machines synchrones• 4
Machines synchrones
Stator Rotor
Connections
Roulementà billes
Bobinage stator
Bobinage rotor
Carcasse et conduitde refroidissement
Arbre
Machines synchrones• 5
Machines synchrones
Construction
• La figure montre le circuit magnétique avec le bobinage
• Le bobinage consiste en des barresde cuivre isolé avec du mica et de la résine epoxy
• Les conducteurs sont maintenus par des cales d’acier
• Dans les machines de grandedimension le stator est refroidi par du liquide
Construction
encochesvides
Bobinesisolées
Machines synchrones• 6
Machines synchrones
Stator• Circuit magnétique
avec encoches• Carcasse d’acier
Machines synchrones• 7
Machines synchrones
Détails du stator• Les bobines sont
placées dans des encoches
• Ces bobines sontconnectées entre ellespour former l’induit
Encoches
Bobine
Tête de bobine
Circuit magnétique
Machines synchrones• 8
Machines synchronesRotor à pôles lisses
• Les pôles lisses sontutilisés pour les grandesvitesses (1500t/min, 3000t/min)
• Une pièce d’acier forgéeest placée sur l’arbreavec des encochesfraisées et des barres de cuivre isolées commeconducteurs
• Les encoches sontfermées par des calespour maintenir les conducteurs
Encochage sur le pôle
Encochede
ventilation
Machines synchrones• 9
Machines synchrones
Rotor àpôles lisses
Encochage sur le pôle
Encochede
ventilation
Machines synchrones• 10
Machines synchrones
Détails du rotorAnneau
de maintien
Têtede
bobineIsolant
Machines synchrones• 11
Machines synchrones
Rotor à pôles lisses
Anneau d’acier
Bornes de l’alimentation continue
Encoches
Arbre
Machines synchrones• 12
Machines synchrones
Construction (rotor à pôlessaillants)
• Les pôles sont solidaires de l’arbre
• Chaque pôle possède un enroulement à courant continuconnecté aux bagues
• Une source continue alimente des balais qui frottent sur les bagues
• Un ventilateur est monté sur l’arbrepour refroidir l’ensemble stator-rotor
Rotor à pôles saillantsCommutateur
Ventilateur Bagues
Excitatrice
Fin de bobine
Pôle
Pale
S
N
N
Excitatrice
Commande Diodes
Machines synchrones• 13
Machines synchrones
Construction
• Les alternateurs de forte puissance à basse vitesse ontde nombreuses paires de pôles
• Ces alternateurs sont souventverticaux
• La figure montre un rotor d’alternateur horizontal avec ses pôles, sa cage d’amortisseurs et ses baguespour amener le courant inducteur
• Construction
Pôles inducteur
Bobinages
inducteur
Support
Bagues
Cage d’écureuil
Machines synchrones• 14
Machines synchrones
Fonctionnement
• Le rotor est alimenté par un courantcontinu If qui génère le flux Φf
• Le rotor est entraîné par une turbine à vitesse constante ns
• Le champ tournant induit unetension dans les enroulements du stator
• La fréquence de cette tensioninduite dépend de la vitesse de rotation
Fonctionnement (2 pôles )
N
S
A+
B+
C+B-
A-
C-
Flux Φ fns
Machines synchrones• 15
Machines synchrones
• Fonctionnement• La relation fréquence-vitesse est : f = (p / 2) (ns / 60) = p ns / 120
p est le nombre de pôles
• Pour 50Hz la vitesse de rotation est 3000 t/min pour 2 pôles, 1500 t/min pour 4 pôles, 1000 t/min pour 6 pôles ....
• La valeur efficace de la tension induite est :
Ea n = Erms 0o Ebn = Erms - 120o
Ec n = Erms - 240o
• avec :
Erms = (kw ω Na Φf )/ 2 = 4.44 kw f Na Φf
kw = 0.85 à 0.95 est le coefficient de bobinage
Machines synchrones• 16
Machines synchrones
Fonctionnement
• A vide la tension induite est égale à la tension de sortie
• En charge, la tension induite donne un courant de charge Ia
• Le courant de charge produit un flux ΦΦΦΦar qui réduit le fluxinducteur (réaction d’induit)
• Le flux induit a une amplitudeconstante et tourne à la vitesse synchrone avec le flux inducteur
Fonctionnement (2 pôles)
Flux induit
Φar
N
S
A+
B+
C+B-
A-
C-
nsFlux
inducteurΦ f
Machines synchrones• 17
Machines synchrones
Fonctionnement
• Le flux induit donne une tension Esdans les enroulements du stator
• Cette tension est soustraite de la tension induite en terme de phaseur: Vt = Ef - Es
• La tension Es peut être représentéepar une réactance d’induit fois le courant de sortie :
Es = Ia j X ar
• Fonctionnement (2 pôles)
Flux induit
Φar
N
S
A+
B+
C+B-
A-
C-
nsFlux Φ f
Machines synchrones• 18
Machines synchrones
Fonctionnement
• La réactance est :
ΦΦΦΦar Na = Lar Ia Lar = ΦΦΦΦar Na / Ia
Xar = ωωωω Lar = ωωωω (ΦΦΦΦar Na / Ia)
Machines synchrones• 19
Machines synchrones
Fonctionnement
• La tension aux bornes est :
V t = E f - E s = E f - I a j X ar
• Le schéma équivalent est une source de tension Ef en série avec une
réactance Xar
• L’enroulement statorique possède en plus une résistance et une réactance de fuite x fuite
• Xar + x fuite est appelée réactance synchrone X syn
• La valeur de cette réactance est souvent supérieure à 1 pu
Machines synchrones• 20
Machines synchrones
Fonctionnement• La réactance synchrone est donnée en % Xsyn . Sa valeur en ohm est :
Xsyn = Xsyn_pu ( V2/S)
où : V and S sont la tesion nominale et la puissance apparente nominale de la machine
• Schéma équivalent : V t = E f - I a j X synRsjXsyn
IaVt
Ef
Ef
VtIφ
δ
Ia Rs
Ia Xsyn
Machines synchrones• 21
Machines synchrones
FonctionnementApplication numérique
• Un alternateur triphasé 4 pôles 50Hz a une puissance apparente nominale de 250 MVA, sa tension nominale est 24 kV, la réactance synchrone est : 125%
• Calculer la réactance synchrone en ohm
• Calculer le courant nominal et la tension de ligne en sortie
• Donner le schéma équivalent
• Calculer la tension induite Ef en charge nominale avec un facteur de puissance fp = 0.8 AR
Machines synchrones• 22
Machines synchrones
FonctionnementApplication numérique• La réactance synchrone est :
Xsyn = xsyn ( V2/S )=1.25 ( 242 / 250 ) Xsyn = 2.88 ohm.
• La tension de ligne en sortie est :
Etn = 24 kV / 3 = 13.85 kV.
• Déphasage : φ = acos (pf) = 36.87o.
• Courant :
I = 250MVA / ( 3 24)= 6.01kA I = 6.01 -36.87o kA
Machines synchrones• 23
Machines synchrones
FonctionnementApplication numérique
• Schéma équivalent :
• Calcul de la tension induite à chargenominale fp = 0.8 AR
E f n = 13860 + j2.88 *6010 -36.87o
E f n = 29589 20.54o V
• Rapport de tension :
29589 / 13860 = 2.13
• Vitesse :p = 4 f = 50 Hz
ns = 120 f / p = (120 * 50) / 4
ns = 1500 t/min
jXsy= j2.88 ohm
Ia=6.01 -36.87o kA
Etn=13.86 kVEfn
Machines synchrones• 24
Machines synchrones
Machine à pôles lisses
• Pour le calcul de la tension induite, la machine est simplifiée
• Pour le stator, chaque phase est représentée par un enroulement
• Pour le rotor, il y a un seul enroulement
• L’enroulement rotor est alimenté par un courant continu I f et il a N f spires qui génèrent un flux Φ
Axe magnétique phase A
A-
B+
A+
C+
C-
B-
Θm= 00
N
S
ΦΦΦΦ
Machines synchrones• 25
Machines synchrones
Machine à pôles lisses: flux généré
• Le flux généré par le rotor estconstant le long de l’entrefer et il est calculé par le théorème d’Ampère
• La partie supérieure des lignes de champ sort alors que la partie inférieure entre dans le rotor.
Axe magnétique du rotor
A-
B+
A+
C+
C-
B-
N
S
Θm= 0ο
g2NI
HB
gH2dlHNI
ffofof
ffff
⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅µµµµ====⋅⋅⋅⋅µµµµ====
⋅⋅⋅⋅====⋅⋅⋅⋅====⋅⋅⋅⋅ ∫∫∫∫
Machines synchrones• 26
Machines synchrones
• La distribution de densité de flux B surla surface périphérique du rotor est rectangulaire
• La forme rectangulaire est approchéepar une série de Fourier
• On considère seulement lefondamental qui a la forme suivante :
• Le fondamental Bf0 a une distributionsinusoïdale qu’il est possible dereconstituer par la distribution desbobinages
0 90 180 270 3601.5
1
0.5
0
0.5
1
1.5
B m θ m
B θ m
θ mmff
omffo cosg2NI4
cosBB ΘΘΘΘ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅µµµµ
ππππ====ΘΘΘΘ====
Machines synchrones• 27
Machines synchrones
• Le flux rotorique tourne à la vitesse angulaire ω
• La densité de flux est à :
• Le flux entre A+et A- est l’intégralede la densité de flux B entre -π/2 et +π/2.
• Le flux dépend de la positionrotorique
A-
B+
A+
C+
C-
B-
N
S
)(cosB)t,(B mfmm ΘΘΘΘ−−−−ΘΘΘΘ====ΘΘΘΘ
tm ωωωω====ΘΘΘΘΘm
Θ
Machines synchrones• 28
Machines synchrones
Axe magnétiquede la phase
A
A-
B+
A+
C+
C-
B-
Θm= 00
N
SA-
B+
A+
C+
C-
B-
Θm= 900
Axe magnétiquede la phase
A
N
S
Le flux est maximum pour
Θ = 00
Le flux est nul pour
Θ = +/-900.
Machines synchrones• 29
Machines synchrones
• Le flux de la bobine A+- A- est :
• Le flux maximum est :
• où : r est le rayon du rotor, L longueur de fer, Nf nombre de spires au rotor, If courant inducteur, ns est la vitesse synchrone
� ωωωω = 2 ππππ p n s / 120 ΘΘΘΘm = ω ω ω ω t
)(cosr2LB4
drL)cos(B4
mf
2
2
mffA ΘΘΘΘππππ
====ΘΘΘΘΘΘΘΘ−−−−ΘΘΘΘππππ
====φφφφ ∫∫∫∫
ππππ
ππππ−−−−
DLg2IN4
DLB4 ff
fmaxAf ππππ====
ππππ====φφφφ
Machines synchrones• 30
Machines synchrones
Tension induite au stator (machine à pôles lisses)• La tension induite dans la phase A est :
• La tension induite est :
• Pour des enroulements statoriques distribués la tension doit être multipliée par le facteur de bobinage kw = 0.85 à 0.95
maxfAA
maxfAA
fA Nf44.42
NE φφφφ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====
φφφφ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅ωωωω==== ⋅⋅⋅⋅
[[[[ ]]]] (((( ))))
(((( )))) (((( ))))tssinNtsinDLg2
IN4N
tcosDLB4
dtd
N)tcos(dtd
Ndt
dNE
maxfAAffo
A
fAmaxfAAAf
AfA
⋅⋅⋅⋅ωωωωφφφφωωωω−−−−====⋅⋅⋅⋅ωωωω⋅⋅⋅⋅ωωωω⋅⋅⋅⋅µµµµππππ
−−−−
====
ωωωωππππ
====ωωωωφφφφ====φφφφ
====
Machines synchrones• 31
Machines synchrones
maxfAA
maxfAAfA
Nf44.42
NE
φφφφ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅
====φφφφ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅ωωωω
====
⋅⋅⋅⋅
DLB4
g2IN
B
fmaxfA
ffof
ππππ====ΦΦΦΦ
µµµµ====• Induction par pôle
• Flux par pôle
• Tension induite
• Etapes pour le calcul de la tension induite :
Machines synchrones• 32
Machines synchrones
Flux généré par le courant de charge
• Le flux généré dans la phase Aest :
ΦA(t) = Φmax sin(ωt)
• C’est un flux à valeur moyenne nulle
• La direction du flux est perpendiculaire à l’enroulementde la phase A
• Le module du vecteur flux est(pour ω ω ω ω t = 30 30 30 30 o) :ΦΦΦΦA (t) = 1111 sin( 30 30 30 30 o) = 0.5
N S
A-
B+
A+ C+
C-
B-
ΦA(t) = Φmax sin(ωt)Axe magnétique
phase A
Machines synchrones• 33
Machines synchrones
Flux généré par le courant de charge
• Le flux généré dans la phase Best :
ΦΦΦΦB (t) = ΦΦΦΦmax sin( ωωωωt -120 o)• C’est un flux à valeur moyenne
nulle
• La direction du flux est perpendiculaire à l’enroulementde la phase B
• Le module du vecteur flux est(pour ω ω ω ω t = 30 30 30 30 o) :ΦB (t) = 1 sin(30 -120o) = -1
N S
A-
B+
A+ C+
C-
B-
ΦB (t) = Φmax sin(ω t -120o)Axe magnétiquephase B
Machines synchrones• 34
Machines synchrones
Flux généré par le courant de charge
• Le flux généré dans la phase Cest :ΦΦΦΦC (t) = ΦΦΦΦmax sin(ωωωωt-240o)
• C’est un flux à valeur moyenne nulle
• La direction du flux est perpendiculaire à l’enroulementde la phase C
• Le module du vecteur flux est(pour ω ω ω ω t = 30 30 30 30 o) :
� ΦC (t) = 1 sin(30 -240o) = 0.5
N S
A-
B+
A+ C+
C-
B-
ΦC (t) = Φmax sin(ω t -240o)
Axe magnétiquephase C
Machines synchrones• 35
Machines synchrones
Flux généré par le courant de charge
• Le flux total est la somme des 3vecteurs :
Φ (t) = Φa(t) + Φb(t) + Φc(t)
• La figure montre les 3composantes pour ωt = 300 et Φmax = 1
• Le flux résultant a une amplitude de 1.5 fois le flux par pôle
Φb=sin (30o - 120o) = -1
N S
A-
B+
A+C+
C-
B-
Φa=sin(30o)=0.5
Φc=sin (30o - 240o) = 0.5
Φ
-90
150
Machines synchrones• 36
Machines synchrones
Flux généré par le courant de charge
• La figure montre les 3 composantes pour ωt = 600 et Φmax =1
• Le flux résultant a uneamplitude de 1.5 fois le flux par pôle
Φb=sin(60o - 120o)= - 0.866
NS
A-
B+
A+C+
C-
B-
Φa=sin(60o)=0.866
Φc=sin(60o - 240o) = 0
Φ
- 180
Machines synchrones• 37
Machines synchrones
Flux généré par le courant de charge
ωt = 30 o
Φb= sin (30o- 120o) = -1
A-
B+
A+C+
C-
B-
Φa= sin(30o) = 0.5
Φc= sin (30o- 240o) = 0.5
Φ
ωt = 60o
Φb=sin (60o- 120o) = -0.866
A-
B+
A+C+
C-
B-
Φa= sin(60o) = 0.866
Φc= sin (60o - 240o) = 0
Φ
Machines synchrones• 38
Machines synchrones
Flux généré par le courant de charge• La comparaison des 2 figures montre que :
– L’amplitude du flux est la même sur chaque figure, mais l’angle avance de 300
– Les trois courants de phase produisent un champ tournant
– L’amplitude du flux résultant est consntant et égale à 3/2 l’amplitude du flux par pôle
– La vitesse de rotation du flux est la vitesse synchrone
Machines synchrones• 39
Machines synchrones
Flux généré par le courant de charge
• Le courant de la phase A génère une fmm (force magnétomotrice)dans l’entrefer :
– fmmA = IA N cos Θm = I N cos ωt cos Θm
• Pour les phases B et C :
– fmmB = IB N cos (Θm-120) = I N cos (ωt - 120) cos (Θm-120)
– fmmC = IC N cos (Θm-240) = I N cos (ωt - 240) cos (Θm-240)
Machines synchrones• 40
Machines synchrones
Flux généré par le courant de charge
• La fmm totale est la somme des trois fmm des phases a, b, et c :
fmm = fmmA + fmmB + fmmC
• L’expression simplifiée devient :
fmm (t) = (3/2) fmmmax sin (Θ - ωt ) .
• La fmm pour des enroulements concentrés est : fmmmax = I N
• La fmm pour des enroulements distribués est : fmmmax = 2 I N / π
Machines synchrones• 41
Machines synchrones
Flux généré par le courant de charge :• La fmm générée par les trois courants de phase est :
fmm (t) = (3 /2) fmmmax sin (Θm - ωt ) .• Cette équation montre que la fmm résultante est la projection du
vecteur (3/2) fmm max sur l’axe des ΘΘΘΘm
à tout instant
• L’équation décrit un fmm tournante
qui produit un flux tournantωt
Θm
ω
Axe magnétique3 / 2 IN
Machines synchrones• 42
Machines synchrones
• Flux généré par le courant de charge :
• Une phase génère un flux représenté par le vecteur ΦA
• Le flux rotorique est constant sur l’entrefer et il est calculé par le théorème d’Ampère
Axe magnétique phase A
A-
B+
A+
C+
C-
B-
N
S
g2
NIHB
Hg2dlHNI
AAoAoA
AAAA
⋅⋅µ=⋅µ=
==⋅ ∫
Machines synchrones• 43
Machines synchrones
• Le flux généré dans la phase A est l’intégrale de la densitéde flux
• L est la longueur, r est le rayon et D = 2r est le diamètre de la machine
• Si le courant de phase est sinusoïdal, le flux sera sinusoïdal :
DLB4
r2LB4
drLcosB4
AAm
2
2
mAA ππππ====
ππππ====ΘΘΘΘΘΘΘΘ
ππππ====ΦΦΦΦ ∫∫∫∫
ππππ
ππππ−−−−
DLB4
)tsin()tsin(DLgNI4
)tsin(DLB4
AmaxA
maxAA
oAA
ππππ====ΦΦΦΦ
ωωωωΦΦΦΦ====ωωωω⋅⋅⋅⋅µµµµππππ
====ωωωωππππ
====ΦΦΦΦ
Machines synchrones• 44
Machines synchrones
• Les phases B et C génèrent un flux alternatif à valuer moyenne nulle
• Ces deux flux sont déphasées de 120o et de 240o
respectivement par rapport à celui de la phase A• La somme des 3 flux donne un flux tournant d’amplitude 1,5 fois
l’amplitude de chaque flux
• L’amplitude du flux tournant est :
• L longueur de la machine, D diamètre, I courant de charge, NAnombre de spires par phase, g entrefer
DLgNI4
23
LDB4
23
23 A
oAmaxAmaxphase
⋅⋅⋅⋅µµµµππππ
====ππππ
====ΦΦΦΦ====ΦΦΦΦ
Machines synchrones• 45
Machines synchrones
• Ce flux est représenté par une inductance équivalente d’induiten utilisant l’équation suivante :
• L’induit a une inductance de fuite. La somme de l’inductance de fuite et de l’inductance d’induit donne l’inductance synchrone. Toutefois, l’inductance de fuite est souvent négligée :
I
NLandILN maxphase
armaturearmaturemaxphase
ΦΦΦΦ========ΦΦΦΦ
DLg
N423
I
NX
LI
N)LL(LX
Ao
maxphaseAsynch
leakagemaxphaseA
leakagearmaturesynchsynch
µµµµππππ
ωωωω≈≈≈≈ΦΦΦΦ
ωωωω≈≈≈≈
ωωωω++++ΦΦΦΦ
ωωωω====++++ωωωω====ωωωω====
Machines synchrones• 46
Machines synchrones
ωωωωΦΦΦΦ
====
ππππ====ΦΦΦΦ
ππππ====ΦΦΦΦ
µµµµ====
A
maxphaseAsynch
Amaxphase
AmaxfA
AAoA
I
NX
DLB4
23
DLB4
g2IN
BCalculer
• Induction sous chaque pôle
• Flux maximum embrassé par la phase A
• Flux triphasé équivalent
• Réactance synchrone
Etapes de calcul de la réactance synchrone:
Machines synchrones• 47
Machines synchronesAngle de charge pour une machine à pôles lisses
• Une machine synchrone est connectée à un réseau électrique soustension constante et en régime permanent
• La tension aux bornes du stator de la machine est maintenue constantepar la régulation de tension (courant inducteur)
• La vitesse de l’arbre est constante et elle est déterminée à partir de la fréquence du réseau et du nombre de pôles de la machine synchrone
• Une augmentation de la puissance mécanique sur l’arbre accroit le couple. Calculer les variations de la puissance de sortie en fonction de la puissance d’entrée
Machines synchrones• 48
Machines synchronesAngle de charge pour une machine à pôles lisses. • Le réseau est représenté par une source de tension et une réactance
équivalente série. Un réseau de forte puissance a une réactanceinterne faible, donc Xe = 0 et Ven = Vt n. Le circuit équivalent est :
• En utilisant le circuit équivalent, il vient :
Ia = (Efn δ - Ve n ) / j Xs = (Efn e jδ - Vt n ) / j Xs
Générateur
RéseauBus
Générateur Xe=0jXs
IaVtn
Efn Ven0δ
Réseau
Machines synchrones• 49
Machines synchronesAngle de charge pour une machine à pôles lisses• La puissance complexe délivrée par le générateur est :
S = P + jQ = 3 Vt n Ι* = 3 Vt n [(Efn + δ - Vt n) / jXs]*
• Après simplification, il vient :
Générateur
RéseauBus
Générateur Xe = 0jXs
IaVtn
Efn Ven = Vtn0δ
Réseau
SE V
Xj
E V
X
V
Xfn tn
s
fn tn
s
tn
s
= ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ −
3 3
2
sin cosδ δ
Machines synchrones• 50
Machines synchrones
Angle de charge pour une machine à pôles lisses• Les puissances active et réactive sont :
• La puissance active est maximum pour δ = 900.
• Le couple maximum est :
Tmax = Pmax / ω
PE V
X
Q jE V
X
V
X
fn tn
s
fn tn
s
tn
s
= ⋅ ⋅
= ⋅ ⋅ ⋅ −
3
32
sin
cos
δ
δ
Machines synchrones• 51
Machines synchrones
• La courbe P(δ) montre que la croissance de la puissance entraîne la croissance de l’angle interne δ
• La puissance est maximum pour δ =90o
• Un croissance au delà de δ =90o
entraîne une perte de synchronisme
(fort courant et contraintes mécaniques)
• L’angle interne δ correspond à l’angleentre le flux inducteur et le flux généré
par le champ tournant statorique0 30 60 90 120 150 180
0
20
40
60
80
100
P( )δ
δ
Pmax
Angle de charge pour une machine à pôles lisses
Machines synchrones• 52
Machines synchrones
• L’angle δ, appelé angle interne, correspond à une commandede puissance
• La puissance maximum est la limite de stabilité statique dusystème
• Un fonctionnement sûrnécessite une réserve de puissance de 15% à 20% de la puissance nominale
0 30 60 90 120 150 1800
20
40
60
80
100
P( )δ
δ
Pmax
Limite de sécurité
Angle de charge pour une machine à pôles lisses
Machines synchrones• 53
Machines synchrones
Fonctionnement dans un réseau électrique
• Dans un réseau interconnecté plusieurs centaines de générateursfonctionnent en parallèle
• Chaque générateur fonctionne à la même vitesse
• L’augmentation de la charge est obtenue par accroissement de la puissance d’entrée qui augmente l’angle interne δ. La vitesse resteconstante
• L’angle interne doit être inférieur à 90°. La charge doi t être de 20% à30% inférieure à son maximum (δ = 90o)
• La puissance réactive est régulée à partir du courant inducteur qui fait varier la tension induite
Machines synchrones• 54
Machines synchrones
Fonctionnement dans un réseau électrique
• Quand la tension induite est :
– plus grande que la tension du réseau, le générateur produit de la puissance réactive (fonct. capacitif)
– plus faible que la tension du réseau, le générateur consomme de la puissance réactive (fonct. inductif)
• Le couple de démarrage d’un alternateur est nul, le rotor doit êtreentraîné par un dispositif mécanique (turbine, ………)
• L’interconnection d’un alternateur au réseau est appeléesynchronisation
Machines synchrones• 55
Machines synchrones
Synchronisation• Les étapes sont :
– Vérifier que la séquence des phases des 2 systèmes sont les mêmes
– Ajuster la vitesse de la turbine pour que la tension induite du générateur et du réseau soient les mêmes
– Ajuster la tension de sortie du générateur en agissant sur le courant inducteur (tolérance de l’ordre de 5% en plus ou en moins)
– Ajuster l’angle interne pour que les tensions du générateur et du réseau soient en pahse
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Machines synchrones
Synchronisation
• Les tensions entre les bornes du disjoncteur de couplage sontmesurées. Lorsque ces tensions sont faibles et que la différence de fréquence est faible également, il est possible de fermer ce disjoncteur
• Dans le passé, des lampes étaient connectées aux bornes dudisjoncteur de couplage pour détecter les différences d’amplitudes et de phases
• Aujourd’hui, des circuits électroniques remplissent les mêmes fonctionsde manière automatique pour assurer le couplage synchrone
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