Couplage des générateurs triphasés. Création d une tension induite. Bobine traversée par un champ magnétique ~ Équivalent à. Flux magnétique variable

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1 CHAPITRE III : Les systèmes triphasés Couplage des générateurs triphasés Bobine traversée par un champ magnétique ~ Flux magnétique variable Équivalent à J E Création d une tension induite Tension induite

2 CHAPITRE III : Les systèmes triphasés Principe d un générateur triphasé V 1 V2 V 3 3 bobines + 1 aimant tournant 3 tensions sinusoïdales décalées de 120

3 CHAPITRE III : Les systèmes triphasés Éolienne «classique» à multiplicateur de vitesse Frein à disque Multiplicateur de vitesse turbine Générateur Nordex

4 CHAPITRE III : Les systèmes triphasés Éolienne à entraînement direct Améliorer la fiabilité, le rendement Réduire la maintenance et le bruit Génératrice triphasée : 4,5 MW 12 tr/mn : 3,6 MN.m Rotor bobiné Enercon Assemblage de la génératrice 4,5 MW

5 CHAPITRE III : Les systèmes triphasés Alternateur de centrale (vitesse lente) Alternateur de centrale (vitesse rapide)

6 CHAPITRE III : Les systèmes triphasés Couplage étoile V 1 1 E 1 J 1 N E 3 I1 U 31 1 U 12 V 2 2 J 2 E 2 J 3 I 2 2 V 3 3 I 3 U 23 3 Couplage triangle V 1 1 E 1 J 1 N J 3 E 3 I1 U 31 1 U 12 V2 V E 2 J 2 I 2 I 3 2 U 23 3

7 CHAPITRE III : Les systèmes triphasés III.3 Puissances en triphasé Si: Tensions et courants sinusoïdaux P = U.I. 3.cos( ϕ) Système équilibré Q = U.I. 3.sin( ϕ) S² = P² + Q² S = U.I. 3

8 CHAPITRE III : Les systèmes triphasés d. Mesure des puissances Appareil à aiguille i * W * v < p( t ) > = 1. T T 0 v( t ).i( t ).dt Analyseur de puissance NORMA LEM Appareils numériques

9 CHAPITRE III : Les systèmes triphasés Mesure en monophasé i * W Circuit courant (ampèremètre) v * Z Circuit tension (voltmètre) Mesure en triphasé équilibré (Méthode des deux wattmètres) i * W1 U * * * W2 système triphasé équilibré P = W 1 + W Q 3.( W1 W2 = 2 )

10 CHAPITRE III : Les systèmes triphasés Mesure en triphasé équilibré et déséquilibré I 1 I 2 I 3 ph1 i1 * W1 ph2 ph3 i 2 i 3 * * * W2 * W3 système triphasé déséquilibré N * N P = W W2 W3

11 CHAPITRE V: Électromagnétisme pour l électrotechnique 1820 : OERSTED découvre l effet du courant sur une boussole 1864 : MAXWELL unifie les lois de l électricité V.1 Champ magnétique Énergie magnétique transmise à la boussole I 4 équations pour toute l électricité S N H Intensité du champ mg Orientation du champ k.i Règle du tire bouchon

12 Champ créé par un courant Énergie magnétique transmise à la boussole I Ligne de champ magnétique (ou lignes de forces) S N H Champ créé par un aimant N N S

13 V.2 Calcul du champ magnétique Théorème d AMPERE Relation entre champ magnétique et courant Circulation du champ magnétique sur un contour fermé = somme algébrique des courants entourés par le contour H. dl = J. ds = C S n i n Somme des courants entourés par C Circulation de H sur le contour fermé C

14 Comment appliquer le théorème d Ampère? H. dl = i n 2 termes à calculer C n Calcul de la circulation du champ Choisir un contour s appuyant sur une ligne de champ magnétique Lignes de champ H et dl sont colinéaires sur C H est constant sur C Contour fermé de longueur l H. dl = H. C l

15 Calcul de la somme des courants à l intérieur du contour i i C (contour fermé) C H. dl = + i C H. dl = i i 1 i 2 i 3 C (contour fermé) C H. dl = i + i 1 2 i 3

16 Exemple 1 : conducteur seul contour C I uz uθ ur On choisit un contour C qui s appuie sur une ligne de champ r c r H θ H est uniforme sur C C H. dl = H. ( 2 π r ) i = I θ H θ = I 2. π. r

17 Exemple 2 : Tore magnétique (inductance) I Contour moyen de longueur lf inductance pour blocs d alimentations Théorème d AMPERE H = θ n.i l f Le champ mg augmente avec n.i On note : n.i = E Force magnétomotrice (f.m.m.) en Ampères-tours

18 V.3 L aimantation (induction magnétique) Notation : B Unité : le Tesla [T] On distingue Les matériaux non magnétiques (aimantation faible) -air - plastic - verre - Les matériaux magnétiques (aimantation facile) - les aciers (à base de fer) Matériaux ferromagnétiques

19 a. Effet du champ magnétique sur un matériau non magnétique On a : B = µ 0. H µ = 4π exemple I = 10 A 1 m H = 1,6 A/m pente µ 0 B = 2 µt Pour un aimant permanent B ~ 0.2 T caractéristique linéaire

20 b. Effet de H sur un matériau magnétique Champ nul => aimantation globale nulle Champ H => aimantation Domaine de WEISS Bair = µ 0. H Fer vu au microscope B = α. 0 fer µ. H Non linéaire B = µ 0. µ r. H

21 b. Effet de H sur un matériau magnétique Champ nul => aimantation globale nulle Champ H => aimantation Domaine de WEISS Bair = µ 0. H Fer vu au microscope B = α. 0 fer µ. H Non linéaire B = µ 0. µ r. H

22 Milieux dits non magnétiques (Exemple : l air, le vide ou le cuivre) B = µ 0.H µ = 4π (Perméabilité du vide) Milieux ferromagnétiques (fer) B = µ.h Avec µ variable B (T) zone quasi linéaire zone de saturation µ µ 0 Dans la zone linéaire : µ = µ r.µ 0 µ r 2000 à 3000 air pente ( µ 0.µ r ) pente ( µ 0 ) H(A/m) Dans la zone saturée : µ r 0µ 0 matériau ferromagnétique

23 d. Exemples de circuits magnétiques Conducteur seul dans l air 1,5 T 0 T Lignes de champ magnétique Induction (intensité de l aimantation)

24 d. Exemples de circuits magnétiques Conducteur + circuit magnétique Air: Fer: µ µ = µ 0= 4π.10e 7 = µ r.µ 0 Le fer est 2 à 3000 fois + perméable que l air 1,5 T 0 T Induction = densité de lignes de champ magnétique

25 d. Exemples de circuits magnétiques Conducteur + circuit magnétique Un matériau magnétique canalise les lignes de champ magnétique

26 V.4 Le flux magnétique a. Flux à travers une surface non fermée Somme des aimantations sur une surface Flux magnétique : ϕ Surface orientée B Surface S ds B ds Le vecteur surface ϕ mg = S B. ds Notation : le ϕ Unité : le Weber [Wb]

27 Flux totalisé d une bobine Φ = n. ϕ

28 V.4 Le flux magnétique b. Flux à travers une surface fermée ϕ = B. ds mg S fermée = 0 Flux entrant = Flux sortant I

29 V.4 Le flux magnétique b. Flux à travers une surface fermée Surface S 2 B 2 ϕ = B. ds mg S fermée = 0 Surface S 1 B 1 S 1 B 1 I S 2 B 2 B 1.S1 = B 2. S2