GÉNÉRALITÉS SUR LES MACHINES ÉLECTRIQUES

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1 GÉNÉRALITÉS SUR LES MACHINES ÉLECTRIQUES CHAPITRE I DOCUMENT COMPOSÉ À PARTIR DU COURS DU PR.VIAROUGE GEL-3001 Automne

2 I. TYPES DE MACHINES ELECTRIQUES GEL-3001 Automne

3 Types de machines électriques Machines Statiques Stockage d Energie Conversion tension alternative Inductances Transformateurs MACHINES ELECTRIQUES Convertisseurs Electromécaniques Moteurs Générateurs Rotatifs Linéaires Transducteurs GEL-3001 Automne

4 STATIQUES Asynchrone Rotor bobiné Rotor à cage MOTEURS GÉNÉRATEURS Inductances Transformateurs Rotor massif Rotor bobiné Pas à Pas & Linéaires Synchrones Rotor aimants permanents Sans balais Réluctance SRM Transducteurs (Capteurs position, vitesse, ) Collecteur CC à collecteur CA à collecteur Inducteur bobiné Aimants permanents GEL-3001 Automne

5 Classes de machines électriques étudiées Asynchrone Rotor bobiné Rotor à cage Moteurs Générateurs GEL3001 Chapitre 2 Rotor massif Rotor bobiné Pas à Pas & Linéaires Chapitre 3 Synchrones Rotor aimants permanents Sans balais Chapitre 4 Collecteur Réluctance CC à collecteur CA à collecteur SRM Inducteur bobiné Aimants permanents GEL-3001 Automne

6 II. Complexité physique des machines GEL-3001 Automne

7 Interaction entre les phénomènes physiques Thermique Dilatation mécanique Pertes Joule Ρ=f(T ) Pertes magnétiques Matériaux B(H), Pertes,T Caractéristique B(H) Contraintes Déplacements Électrique Flux Alimentation magnétique Les matériaux possèdent de propriétés physiques dépendant de phénomènes physiques, d ordre: Magnétique, électrique, mécanique et thermique. Tous ces phénomènes interagissent entre eux. GEL-3001 Automne

8 III. CARACTÉRISTIQUES ÉLECTROMÉCANIQUES DES ENTRAÎNEMENTS GEL-3001 Automne

9 Grandeurs et caractéristiques: électrique et mécanique Réseau Arbre tournant Grandeurs électrique: - Tension (V) - Courant (A) - Déphasage (radian ou ) électrique Machine Électrique Grandeurs mécanique: - Couple (Nm ) - Vitesse angulaire (Rad/s ) Les caractéristiques du modèle de la machine électrique en régime permanent sont: - Caractéristique Tension Courant V(I) du côté électrique (Circuit équivalent en régime permanent) - Caractéristique Couple-Vitesse sur l arbre tournant Couple T Vitesse W - Les deux caractéristiques sont liées par l expression du couple en fonction des grandeurs électriques et l expression des tensions induites en fonction de la vitesse de rotation GEL-3001 Automne

10 Échanges de puissance Électrique Mécanique P élec = 3 V s I s cosφ Machine électrique P méc = T Ω - En fonctionnement générateur, la machine convertit la puissance mécanique fournie sur l arbre par le moteur qui l entraîne (ex: Turbine) en puissance électrique fournie au réseau électrique - En fonctionnement moteur, la machine convertit la puissance électrique fournie par l alimentation électrique en puissance mécanique sur l arbre Quel que soit le fonctionnement, des pertes (électriques, magnétiques, mécaniques) associées à la conversion sont dissipées en chaleur dans la machine. GEL-3001 Automne

11 Génératrice électrique entraînée par une turbine Charge électrique Génératrice électrique Energie Écoulement de la puissance: 1- La turbine (hydraulique, éolienne, vapeur ) fournit l énergie mécanique à la génératrice 2- La génératrice transforme l énergie mécanique en énergie électrique 3- L énergie électrique est dissipée dans la charge électrique GEL-3001 Automne

12 Hélice entraînée par un moteur électrique Alimentation électrique Moteur électrique Energie Écoulement de la puissance: 1- Le moteur prélève de l énergie électrique dans le réseau d alimentation 2- Le moteur transforme l énergie électrique en énergie mécanique 3- L énergie mécanique est transmise à l hélice GEL-3001 Automne

13 Bilan de puissance machine électrique en régime permanent (vitesse constante) Puissance électrique à l entrée (W) P in 3V sis cos Puissance mécanique sur l arbre à l entrée (W) P in T W Pertes Joule, Magnétiques, Mécaniques Pertes Joule, Magnétiques, Mécaniques P out T W Puissance mécanique sur l arbre à la sortie (W) Fonctionnement en moteur Rendement de la conversion d énergie électromécanique P P out 1 3V sis cos Fonctionnement en générateur in GEL-3001 Automne P out Puissance électrique à la sortie (W)