Electromécanique I

13 Moteur synchroneChristian Koechli

13. Moteur synchrone

Objectifs du cours

• Principe de fonctionnement• Equations de tension induite• Equations de couple• Modes d’alimentation

13. Moteur synchrone

Principe de fonctionnement

• Champ tournant statorique s≠0

• Champ continu rotorique r=0• Le rotor tourne à vitesse synchrone (= vitesse du champ

tournant)• Le couple est dû à l’interaction de ces deux champs

13. Moteur synchroneMoteur synchronestructures rotoriques

13. Moteur synchrone

N

S

N

S

Génération d'un couple électromagnétiqueGénération d'un couple électromagnétiquepar interaction de champs magnétiquespar interaction de champs magnétiques

13. Moteur synchrone

N

S

N

S

Génération d'un couple électromagnétiqueGénération d'un couple électromagnétiquepar interaction de champs magnétiquespar interaction de champs magnétiques

13. Moteur synchrone

N

S

N

S

Génération d'un couple électromagnétiqueGénération d'un couple électromagnétiquepar interaction de champs magnétiquespar interaction de champs magnétiques

13. Moteur synchrone

N

S

N

S

s

r

NS

S

N

N

S

SN

Génération d'un couple électromagnétiqueGénération d'un couple électromagnétiquepar interaction de champs magnétiquespar interaction de champs magnétiques

13. Moteur synchrone

N

S

N

S

N

N

SNS

S

S

N

s

r

Génération d'un couple électromagnétiqueGénération d'un couple électromagnétiquepar interaction de champs magnétiquespar interaction de champs magnétiques

13. Moteur synchrone

N

S

N

S

N

N

SN

S

S

SN

s

r

Génération d'un couple électromagnétiqueGénération d'un couple électromagnétiquepar interaction de champs magnétiquespar interaction de champs magnétiques

13. Moteur synchroneMoteur à aimants tangentiels

éléments finis

13. Moteur synchroneVariantes

13. Moteur synchrone

g

dra

hg

ef

dmi

dma

m ef

ax

cgbg

g

N SN

S

S

Rotor à griffes

13. Moteur synchrone

Equation de tension induite

11 1

1 1 1

1 1

111 1

ss

s s e

e e e

es s e

du R idt

L iN

diu R i L Ndt

13. Moteur synchrone

Equation de tension induite

11

1

1

111 1

11 1

ˆ cos( )ˆ sin( ) sin( )

sin( )

ee e

e es

e es e e

es s e

s s e

u N

p

u p N p k tdiu R i L Ndtdiu R i L k tdt

Ke: coefficient de tension induite [Vs]

13. Moteur synchroneSchéma équivalent

ÛS

RS jXσS

Ûes = ke.Ω

ÎS

Ûs = Rs.Îs + j Xσs.Îs + Ûe

13. Moteur synchroneDiagramme tension - courant

ÛeÛ

ε

φÎ

ψ

RsÎZsÎφS

jXσsÎ

Ûs = Rs.Îs + j Xσs.Îs + Ûe

jXσsÎ

Ûe

Î

Û

RsÎZsÎφS

ε,φ

ψ = 0

jXσsÎ

Ûe

Î

Û

RsÎZsÎ

φS

ε,φ

ψ = π

13. Moteur synchrone

Expression du couple

1 2 31 2 3

e e ee e eM N i N i N i

13. Moteur synchrone

Alimentation

• Types d’alimentation:– Triphasée sinusoïdale– Alimentation à 120°

• Mode de fonctionnement:– Alimentation en boucle ouverte– Auto-commutation

13. Moteur synchroneCouple

M = 3/2 ke.Îs.cosψSource de courant

M = 3/2 ke/Zs.[Ûs.cos(φs – ε) – ke.Ω.cosφs] Source de tension

M = 3/2 ke/Zs.[Ûs.cos(φs – ε) – ke.Ω.cosφs] = Mr Circuit ouvert

M = 3/2 ke/Zs.[Ûs.cos(φs – ε) – ke.Ω.cosφs] = Mr

Auto-commuté

13. Moteur synchrone

T1 T2 T3

T1’ T2’ T3’

D1

D1’

D2

D2’

D3

D3’

U0

Pont à 6 transistors

13. Moteur synchrone

T1 T2 T3

T1’ T2’ T3’

D1

D1’

D2

D2’

D3

D3’

U0

Alimentation à 120o

I-I

13. Moteur synchrone

T1 T2 T3

T1’ T2’ T3’

D1

D1’

D2

D2’

D3

D3’

U0

I-I

Alimentation à 120o

13. Moteur synchrone

T2

T3

T/2T

T1

T1’

T2’

T3’

uph

Commutation à 120o

13. Moteur synchroneMoteur CCSC

13. Moteur synchroneMoteur CCSC de pompes immergées

13. Moteur synchrone Moteurs à rotor externe

13. Moteur synchroneMoteurs de montre

13. Moteur synchroneMoteur réluctant

13. Moteur synchroneMoteur pas à pas hybride