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