Electricite industrielle

Pages: 8 (1969 mots) Publié le: 18 mars 2011
MACHINE SYNCHRONE

- 1 - PRESENTATION :

La machine synchrone, appelée ALTERNATEUR si elle fonctionne en génératrice, fournit un courant alternatif. En fonctionnement MOTEUR sa fréquence de rotation est imposée par la fréquence du courant alternatif qui alimente l'induit.

- A - PRINCIPE DE L'ALTERNATEUR :

Une génératrice synchrone transforme de l'énergie mécanique (T, Ω) en énergieélectrique (V, I de fréquence f).
Un aimant tourne à la fréquence n, la spire est traversée par un flux variable ϕ (t) d'où la création d'une f.e.m induite e (t) = - [pic].
La fréquence de cette f.e.m est telle que : f = n, soit Ω = ω avec Ω vitesse de rotation du rotor (aimant) et ω, la pulsation de la f.e.m sinusoïdale induite, en rad / s.

- B - CONSTITUTION :

L'alternateur possède deuxparties principales :

- L'inducteur porté le plus souvent par le rotor
- L'induit porté par le stator parcouru par des courants alternatifs

- a - Inducteur :

Le champ magnétique est crée par un aimant permanent ou par un électroaimant alimenté par un courant continu Ie, appelé courant d'excitation. Le rotor tourne à la fréquence f, et crée un nombre p de paires de pôles.
Remarque : siIe est constant, il crée un champ magnétique B, constant, tournant à la fréquence de synchronisme ns = n.

Rotor à pôles saillants :

C'est un électroaimant dont les pôles sont alternativement nord et sud. Les enroulements sont alimentés en courant continu, ils sont placés autour des noyaux polaires. Le nombre de pôles est toujours pair, il varie suivant la machine.

Rotor à pôles lisses ouTurboalternateur :

Le rotor est un cylindre plein dans lequel on a usiné des encoches. Il possède le plus souvent deux pôles.

- b - Induit :

Il est au stator, bobines fixes, le plus souvent triphasé. Il est le siège de f.e.m induites

[pic]

Il est soumis à un flux tournant, il est donc le siège d'hystérésis et de courants de Foucault. Comme pour le transformateur, nous raisonneronssur un schéma équivalent.

- C - UTILISATION :

La puissance d'un alternateur à pôles saillants va de quelques kilovolts ampères à 250000 kVA. Il est principalement utilisé, dans les centrales hydrauliques, pour la production d'énergie électrique pour le réseau national. Le turboalternateur, est lui utilisé dans les centrales thermiques ou nucléaires, sa puissance est supérieure à 50000 kVA.- D- SYMBOLE :

[pic]

- 2 – LA F.E.M A VIDE DANS UN ALTERNATEUR :

- A - ESSAI A VIDE :

- a - Présentation :

Le stator n'est traversé par aucun courant. Le champ tournant est issu de la roue polaire (traversée par un courant d'excitation Ie), entraîné par un système auxiliaire.

[pic]

Nous récupérons trois f.e.m induites sinusoïdales de valeur efficace Ev, aux bornes dustator.

- b - Caractéristique à vide :

Ie varie par valeurs croissantes puis décroissantes, nous relevons Ev, tension à vide aux bornes d'une phase.

[pic]

- c - Idéalisation de la caractéristique à vide :

Nous supposerons que la machine n'est pas saturée, seule la partie linéaire de la caractéristique ne sera retenue, pour la suite de notre étude, Ev restera proportionnelle à Ie.[pic]

- B - ETUDE DE LA F.E.M A VIDE :

- a - Valeur théorique :

La f.e.m induite ev (t) = Ev. (2. sin(τ) est sinusoïdale. Elle est créée par le flux ϕ (t) issu du champ magnétique tournant porté par la roue polaire, ce flux a pour expression ϕ (t) avec : ϕ (t) = ϕmax.cos(ωt).
Le stator comporte N conducteurs, donc N/2 spires; ainsi :

ev (t) = - [pic] dϕ /dt = -[pic]ω.ϕmax.sin(ωt) = Ev.(2. sin(ωt)

La valeur théorique de la valeur efficace de la f.e.m Ev. est donc :
Ev. = [pic].π.f.ϕmax .

Cette valeur efficace est celle de la f.e.m à vide aux bornes de l'alternateur monophasé ou bien celle aux bornes d'une phase et du neutre de l'alternateur triphasé.

- b - Valeur réelle :

En réalité ϕ (t) n'est pas vraiment sinusoïdale et les différentes f.e.m ne sont...
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