Machines électriques électrotechnique

Réversibilité Une machine électrique est dite réversible si elle peut fonctionner en génératrice de courant électrique ou en moteur Une machine électrique est un convertisseur électromécanique La génératrice convertit l’énergie mécanique en énergie électrique Le moteur convertit l’énergie électrique en énergie mécanique

Les moteurs électriques Les moteurs électriques doivent être alimentés en énergie électrique qu’ils consomment Cette énergie est fournie par le réseau électrique EDF ou localement par un groupe électrogène On distingue trois formes d’énergie consommée (alternative, continue, impulsionnelle) qui déterminent trois technologies pour réaliser un moteur: Moteurs alternatifs (synchrone et asynchrone) Moteur à courant continu Moteur pas à pas

Sommaire Grandeurs mécaniques utiles Bilan de puissance et rendement Constitution mécanique et électrique Les différents types de moteurs Principe de fonctionnement du MCC Schéma électrique équivalent du MCC Équation électromécanique du MCC MCC en régime dynamique Fonction de transfert du MCC Les divers couples résistants Le point de fonctionnement

Grandeurs mécaniques utiles L’objectif d’un moteur électrique est de fournir de l’énergie mécanique. Trois grandeurs mécaniques sont caractéristiques pour un moteur: La puissance mécanique: Pu en Watt Le couple moteur: Cm en Nm La vitesse angulaire: N en tours par mn Pu = Cm * N*2*pi/60=Cm*Oméga

Bilan de puissance Le moteur absorbe une puissance électrique Pe et produit une puissance mécanique Pu Cette conversion s’accompagne malheureusement de pertes, on note la puissance ainsi perdue: Pp Bilan de puissance: Pe = Pu + Pp Rendement du moteur: n = Pu/Pe

Constitution mécanique et électrique Une partie mobile (en rotation): le ROTOR Une partie fixe (statique): le STATOR Électrique: Des enroulements de fils conducteurs autour de pôles ou/et des barres conductrices reliées formant une cage ou/et des aimants ou/et des balais (assurant le passage du courant entre les conducteurs fixes et les conducteurs mobiles) Ces éléments électriques sont fixés au rotor ou/et au stator selon le type de moteur

Les différents types de moteurs Moteur alternatif synchrone MAS rotor bobiné alimenté en courant continu Stator bobiné alimenté en courant alternatif Moteur alternatif asynchrone MAA Rotor bobiné en court circuit ou cage d’écureuil Moteur à courant continu MCC Stator à aimant permanent ou bobiné alimenté en courant continu Rotor bobiné alimenté en courant continu (balais) Moteur pas à pas MPAP Stator bobiné alimenté en courant continu Rotor à aimants permanents ou à réluctance variable ou hybride

Principe de fonctionnement du MCC La force de Laplace: F=i*L^B Tension induite: e=-d(flux)/dt

Schéma électrique équivalent au rotor du MCC U=R*i+E+L*di/dt E:fem en Volt

Équation électromécanique du MCC E=k*N*2*pi/60=k*Oméga Cm=k*i

MCC en régime dynamique U(t)=E(t)+R*i(t)+L*di(t)/dt E(t)=k*Oméga Principe fondamental de la dynamique en rotation: $C=J*dOméga/dt $ pour somme $C=Cm-Cr avec Cm=k*i(t) Équations électromécaniques: U(t)= k*Oméga+R*i(t)+L*di(t)/dt K*i(t)-Cr=J*dOméga/dt

Fonction de transfert du MCC On utilise la transformée de Laplace: d/dt*p U(p)=R*I(p)+k*Oméga(p)+L*p*I(p) k*I(p)-Cr=J*p*Oméga(p) Cr= FTMCC=Oméga(p)/U(p)

Les divers couples résistants Frottement sec (souvent négligé) Frottement visqueux: Cr=f*Oméga

Le point de fonctionnement Cm=Cr