GENERALITES SUR LA MACHINE SYNCHRONE
On peut représenter les machines synchrones par des symboles normalisés selon le fonctionnement en génératrice (alternateur) et le fonctionnement en moteur Les machines synchrones se diffèrent des autres machines par la forme du rotor , la fréquence de la tension induite engendrée et la vitesse de rotation sont aussi dans un rapport constant. Dans le cas général, l’induit de la machine synchrone est fixe, et l’inducteur tournant Le stator est identique pour les machines asynchrones et les machines synchrones dans ses conceptions. Le rotor, muni d’un enroulement monophasé excité en courant continu, se présente sous deux formes : • Les machines à rotor lisse (rotor cylindrique) dites turbo-alternateurs ou turbomoteurs • Les machines à pôles saillants Souvent pour les machines synchrones il y a toujours un excitatrice comme on le voit dans la figure à vue éclatée d’une machine synchrone .
Principaux éléments de la machine synchrone
En général , les machines synchrones ont trois enroulements : • L’enroulement statorique • L’enroulement rotorique composé de : L’enroulement amortisseur :direct et transversal L’enroulement d’excitation .
Principe de fonctionnement d’une machine synchrone
A partir d’un effort sur l’arbre du rotor par l ‘intermédiaire d’une turbine ou d’autre moteur d’entraînement , on a une génératrice synchrone . Si on alimente l’enroulement d’excitation « e » par une source extérieure, il crée une onde d’induction magnétique fixe par rapport au rotor. Le flux allant de la spire rotorique au spire statorique change de sens chaque fois que le rotor tourne.
Caractéristiques de fonctionnement d’une machine
Les caractéristiques de fonctionnement d’une machine électrique sont nombreuses , mais on montre ici deux de ces caractéristiques de fonctionnement : Fonctionnement à vide Fonctionnement en charge I-5-1 fonctionnement à vide La f.e.m au borne de l’induit d’après le principe de fonctionnement de la machine est : E0 = k⋅Φ 0 ⋅ω
Fonctionnement en charge
Si les enroulements statoriques sont reliés à un circuit extérieur équilibré , l’alternateur en charge est soumis à deux champs tournants :inducteur et induit à cause du système triphasé du courant qui le traverse On a deux diagrammes permettant d’étudier le fonctionnement en charge d’une machine c’est le diagramme de POITIER et BLONDEL Dans la pratique on se limite en général à la représentation de deux familles de courbes suivantes : • Courbe des caractéristiques externe , on obtient U=f(I) avec Iex=constante et cosϕ = constante • Courbe de réglage , on a Iex=f(I) avec U=constante et cosϕ = constante
Diagrammes vectoriels
Pour déterminer le courant d’excitation en charge , on utilise souvent le diagramme de BEHN-ESCHENBURG et POITIER-BLONDEL Or la tension aux bornes U=Ud+jUq s’écrit en termes de phaseurs avec us=jUs : U=Us + Rs I + jXd Id + jXq Iq (I-12) Cette relation très importante définit l’équation de tension de la machine synchrone en régime stationnaire Dans la pratique ou dans le cas des machines à rotor cylindrique , les réactances synchrones sont égaux c’est à dire X=Xd=Xq d : axe direct q : axe transversal perpendiculaire à l’axe direct d Alors l’équation (I-12) prend la forme simplifiée : U=Us+ RsI + jXI (I-13) L’établissement du diagramme de POITIER est à partir des conditions de charge définies par I
MODELISATION DE LA MACHINE SYNCHRONE
1 Introduction
Dans le chapitre précédent (I-4-1) , les inductances sont en fonction de l’angle électrique θ donc les équations matricielles écrites auparavant (I-4-1) ne sont pas linéaires. Alors la résolution de ces équations est très difficile. Pour l’étude du comportement de la machine synchrone sous différents régimes , on applique transformation de PARK II-2 Transformation de PARK pour une machine synchrone Le but de calcul est de transformer les trois enroulements statoriques triphasés a , b , c en trois enroulements spatiaux d , q , o équivalent (voir fig. 2-1) dont on a : Indice q :transversal ; suivant l’axe transversal y Indice d :direct ; suivant l’axe direct x Indice o :homopolaire ; suivant l’axe z Il faut que les deux systèmes d ‘enroulement soient équivalents du point de vue solenation d’énergie électrique et d’énergie aimantée. Pour supprimer la non-linéarité des équations, on utilise une méthode pour le calcul de résolution de ces équations en utilisant la transformation de PARK. Seuls les enroulements statoriques subissent la transformation puisque par construction , les enroulements rotoriques sont déjà ordonnés selon deux axes perpendiculaires.
REMERCIEMENT |
