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Machines synchrones 1 Machines synchrones Gérard-André CAPOLINO

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Machines synchrones

Gérard-André CAPOLINO

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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

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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-

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Machines synchrones

Stator Rotor

Connections

Roulementà billes

Bobinage stator

Bobinage rotor

Carcasse et conduitde refroidissement

Arbre

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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

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Machines synchrones

Stator• Circuit magnétique

avec encoches• Carcasse d’acier

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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

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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

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Machines synchrones

Rotor àpôles lisses

Encochage sur le pôle

Encochede

ventilation

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Machines synchrones

Détails du rotorAnneau

de maintien

Têtede

bobineIsolant

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Machines synchrones

Rotor à pôles lisses

Anneau d’acier

Bornes de l’alimentation continue

Encoches

Arbre

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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Machines synchrones• 18

Machines synchrones

Fonctionnement

• La réactance est :

ΦΦΦΦar Na = Lar Ia Lar = ΦΦΦΦar Na / Ia

Xar = ωωωω Lar = ωωωω (ΦΦΦΦar Na / Ia)

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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====

⋅⋅⋅⋅====⋅⋅⋅⋅====⋅⋅⋅⋅ ∫∫∫∫

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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====

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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

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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.

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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

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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

====

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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 :

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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)

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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

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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

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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=

==⋅ ∫

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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

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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

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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====

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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:

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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