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Chapitre 40. Machines synchrones triphasées.
Constitution.
Stator.
Rotor.
Fonctionnement en alternateur (génératrice).
Avantages et inconvénients.
19
Machines SYNCHRONES Triphasées
Les bobinages rotoriques . . .
. . . sont alimentés en courant continu . . .
ROTOR
. . . par l’intermédiaire de 2 bagues . . .
. . . sur lesquelles frottent 2 balais reliés à la source de
tension extérieure
+-
,
20
Avantages
La machine synchrone est plus facile à réaliser et plus robuste que le moteur à courantcontinu
Son rendement est proche de 99%.
On peut régler son facteur de puissance cosphi en modifiant le courant d’excitation J
Inconvénients
Un moteur auxiliaire de démarrage est souvent nécessaire.
Il faut une excitation, c’est-à-dire une deuxième source d’énergie.
Si le couple résistant dépasse une certaine limite, le moteur décroche et s’arrête.
Chapitre 40 )-
22
Machines SYNCHRONES Triphasées
Les équations générales de fonctionnementde la machine synchrone peuvent s’écrire sous la forme:
en MoteurR est la résistance du Stator,X est la réactance synchrone
E
X R
Schéma équivalent à une phase de la machine
V
I
V =E +RI +jXI
Chapitre 41)/
23
Machines SYNCHRONES Triphasées
Les équations générales de fonctionnementde la machine synchrone peuvent s’écrire sous la forme:
en Alternateur
R est la résistance du Stator,X est la réactance synchrone
V =E -RI -jXI
E
X R
V
ISchéma équivalent à une phase de la machine
Chapitre 41)
24
Machines SYNCHRONES Triphasées
E
LωR
Excitation de la machine synchrone
V
J
E
LωR
Excitation de la machine synchrone
V
J
Chapitre 41
25
Machines SYNCHRONES Triphasées
Etude en Alternateur
E = V + RI + j.X.I = V + ZI
VI RI
jXI
E
V =E -RI –jXI
0 !
)(
26
Machines SYNCHRONES Triphasées
V
IRI
jXI
E
Z I
A
p
q
P
Q
C
O
B
LECTURE DES PUISSANCES SUR LES DIAGRAMMES DES TENSIONS
ϕ
γ
-,-=∧
ϕ
Chapitre 41)
27
Machines SYNCHRONES Triphasées
en Triphasé,P = 3 V I cosQ = 3 V I sin
dans le triangle APC,
cos = [ AP ] [ AC ] = [ AP ] Z I
sin = [ PC ] [ AC ] = [ AQ ] Z I
Conclusion :
P = 3 [ AP ] Q = 3 [ AQ ]V
Z
V
Z
Les segments AP et AQ représentent à un coefficient près ( 3 V / Z ), la puissance active P et la puissance réactive Q de la machine
VI
E
A
p
q
P
Q
C
O
B
Chapitre 41))
28
Machines SYNCHRONES Triphasées
V
E
A
p
q
P
Q
C
O
B
d’où la simplification du schéma . . .
dans une machine synchrone, on a toujours R <<< X
si l’on admet R ≅≅≅≅ 0 , alors, et Z I = X I/
πγ =
I
= Arc tan BC / AB = Arc tan X / Rγ
Chapitre 41
30
Machines SYNCHRONES Triphasées Chapitre 41)+
V
ZI
I
E
O
A
CP
Q
ALTERNATEURALTERNATEUR
P > 0Q < 0
P > 0Q > 0
P < 0Q < 0
MOTEUR MOTEUR
P < 0Q > 0
32
Machines SYNCHRONES Triphasées
V
Z.I
I
E
O A
CP
Q
1er Cas
C est dans la Zone I
P > 0Q > 0
C’est un ALTERNATEUR SYNCHRONEqui fournit une Puissance Active P au réseau
qui fournit une Puissance Réactive Q au réseau
33
Machines SYNCHRONES Triphasées
V
Z.IIE
O A
CP
Q
2ème Cas
C est dans la Zone II
P > 0Q < 0
C’est un ALTERNATEUR SYNCHRONEqui fournit une Puissance Active P au réseau
qui consomme une Puissance Réactive Q au réseau
34
Machines SYNCHRONES Triphasées
V
Z.I
I
E
O A
C P
Q
3ème Cas
C est dans la Zone III
P < 0Q < 0
C’est un MOTEUR SYNCHRONEqui consomme une Puissance Active P au réseau
qui consomme une Puissance Réactive Q au réseau
35
Machines SYNCHRONES Triphasées
V
Z.II
E
O A
CP
Q
4ème Cas
C est dans la Zone IV
P < 0Q > 0
C’est un MOTEUR SYNCHRONEqui consomme une Puissance Active P au réseau
qui fournit une Puissance Réactive Q au réseau
36
P = 3 sin V E
X
Machines SYNCHRONES Triphasées
Expression du Couple
V
Z.I
I
E
OA
CP
Q
= angle polaire
[ AP ] = E sin
P = 3 [ AP ] V
ZZ = X ( R 0 )
C = 3 sin V E
X
Chapitre 41),
37
Machines SYNCHRONES Triphasées
Expression du CoupleC = 3 sin
V E
X
V = tensionE = fem créée par la roue polaire
E = f ( ) = f ( j ) j courant polaireX = réactance synchrone = Cte
= S = Cte
à tension et fréquence constante, alors :
C = f ( sin )
Chapitre 41*-
39
Machines SYNCHRONES Triphasées QCM
1. Qu'est-ce qu'un alternateur ?
2. Comment un alternateur est-il constitué ?
3. Comment le courant d'excitation d'un alternateur est-il produit ?
4. De quoi la fréquence produite par un alternateur dépend-elle ?
5. De quoi la FEM produite par un alternateur dépend-elle ?
6. Quelle grandeur doit-on modifier pour faire varier cette FEM ?
*/
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