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Machine synchrone • Constitution Le stator identique à la machine asynchrone: bobinage polyphasé (en général branché en Y), qui engendre un champ tournant. Pour les fortes puissances, le rotor est bobiné. Son alimentation est en courant continu peut être assurée par un collecteur à deux bagues (beaucoup plus simple que celui d’une MCC) Pour les petites puissances (usuellement < 10 kW), le rotor est à aimants permanents. N'ayant ni collecteur ni balais, le moteur est appelé "brushless".

• Utilisations : Ils sont utilisés en forte puissance (1 à 10 MW - compresseur de pompe, concasseur); toutefois pour faire varier la vitesse, il faut faire varier la fréquence des courants statoriques. Il faut un moteur auxiliaire pour les faire démarrer Il a donc fallu attendre le développement de l’électronique de puissance pour commander des moteurs autosynchrones ou synchrones auto-pilotés (TGV Atlantique – 1981 : 8 moteurs de 1100kW ). Dans le domaine des faibles puissances, les rotors sont à aimants permanents (moteurs brushless). L’intérêt de ces moteurs réside alors dans la régularité de la vitesse de rotation (lecteur de disques et cassettes, programmateur, servomoteur). Ils sont moins fragiles et ont de meilleures performances que les MCC ( vitesse:30000tr/min) mais sont plus difficiles à piloter.

• Modèle électrique : Vitesse de synchronisme = vitesse du champ tournant : Ws = w/p en rad/s ou ns = f/p en trs/s loi des mailles (1) V = E + (RJ )+ jLw J fcem (loi de Lenz) (2) E = dF/dt= jwF  

Fonctionnement en moteur Fonctionnement en générateur V.J.cosj<0 V.J.sinj>0 V.J.cosj>0 V.J.sinj>0 V.J.cosj>0 V.J.sinj<0 V.J.cosj<0 V.J.sinj<0 Jg est par convention dans le sens opposé à Jm

La machine synchrone peut donc consommer ou fournir de la puissance active et consommer ou fournir de la puissance réactive ceci toujours en gardant sa fréquence de rotation strictement égale à la fréquence du réseau Photo Il est même possible de régler l’excitation de la machine de manière à avoir un cosj=0 on dit que l’excitation est optimisée

• Couple du moteur synchrone On a C.w = P =3.V.J.cos j soit C= 3.V.J.cos j / w Hs est créé par la somme des courants J1, J2 et J3 et est en phase avec J1 Hr crée la fem E dans le bobinage de la phase 1 en tournant à la pulsation w, on a E=JwFr K (coefficient lié au bobinage) donc E est en avance de p/2 par rapport à Hr. Le déphasage entre J1 et E :y est donc de p/2 -q De plus en négligeant R qui est faible dans le diagramme de Fresnel on remarque que Ecosy=V1cosj Soit C= 3.E.J.cos y / w C= 3.E.J.cos (p/2 –q) / w C= 3.E.J. sin q / w

• Etude du couple du moteur synchrone C= 3.E.J. sin q / w Comme pour une MCC le couple est proportionnel au courant et la fcem à la vitesse de rotation. Le couple est maximum pour q=p/2 Si la charge est telle qu’on obtient q=p/2 une légère augmentation de celle ci et C va diminuer avec sinq; le moteur décroche et n’a plus de couple. Pour pouvoir maîtriser la rotation d’un tel moteur il faut connaître q donc y angle entre J et E d’où le schéma de commande possible suivant:

• Commande vectorielle d’un moteur synchrone principe

• Détermination des éléments du modèle Pas de problème pour la mesure de R Pour la mesure de Lw c’est plus délicat: Faisons tourner la machine à l’aide d’un moteur auxiliaire.La MAS est alors génératrice. Si l-on met en court-circuit les phases de l’induit, la tension aux bornes de chacune d’elles est nulle; on peut alors écrire E=R.J.cc + j.L.w.Jcc Le même essai à vide permet de déterminer E: Vv=E on peut alors écrire E²=(R.Jcc)² + (L.w.Jcc)² Soit :

MAIS Même si Jcc est proche de Jn en faisant cet essai on travail à faible excitation (E est petit car V=0). Le champ magnétique dans la machine est donc moins important qu’en marche normale. Ceci n’aurait pas d’importance si le circuit magnétique n’était pas saturé, mais pour éviter de construire des machines trop imposante on travail légèrement en saturation donc à L.w plus faible. Ev Ie Ien

ALORS Pour déterminer L.w on préfère un essai sur une charge purement réactive. Dans ce cas pour obtenir le courant nominal dans une phase (Jn), il faudra une excitation beaucoup plus importante donc un champ magnétique plus important. Dans le diagramme de Fresnel V et E seront quasi colinéaires (on néglige R.J ) et on btient L.w.J = Ev - V J V Ev L.w.J R.J

Les bases de l’électrotechnique VUIBERT http:// www.techno-science.net http://fr.wikipedia.org/wiki http://sitelec.free.fr/cours/msyn.pdf http://stielec.ac-aix-marseille.fr/ http://sciences-physiques.ac-dijon.fr/documents/PhysiqueAppliquee/PhysiqueAppliquee.htm http://www.syscope.net http://assocampus.ifrance.com Physique appliquée term F3 NATHAN Les bases de l’électrotechnique VUIBERT Guide du technicien

Moteur asynchrone

Bilan énergétique du moteur asynchrone Note: la valeur maximale du rendement est   =  1 - g.                                                                                                                            Toto a la plage est en short Bilan énergétique du moteur asynchrone