Savoir-faire expérimentaux.

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1 LYCEE LOUIS DE CORMONTAIGNE. 12 Place Cormontaigne BP METZ Cedex 1 Tél.: Fax : Sciences Appliquées. Savoir-faire expérimentaux. Référentiel : S5 Sciences Appliquées. E- Machine synchrone TP Sciences Physique 7 : Alternateur triphasé, modélisation, fonctionnement isolé. Support Matériel : Alternateur triphasé à excitateur à pont tournant. Matériel spécifique : Analyseur de réseau Chauvin Arnoux 8334 Objectifs : Déterminer le modèle de Behn Eschenbourg de l alternateur. Relever les caractéristiques externes de l alternateur. Déterminer la courbe de réglage. STS2_1_06 Alternateur_tri.doc 02/09/2013 Page 1 sur 5.

2 ALTERNATEUR TRIPHASE MODELISATION CARACTERISTIQUES DE FONCTIONNEMENT ISOLEE Préambule 1- Spécification techniques de la machine 1 1 Schéma de principe d un alternateur à diodes tournantes. L excitatrice de l alternateur est un alternateur à tournant dont le courant est redressé par un ensemble de diodes solidaire de l axe de l alternateur principal. De ce fait la roue polaire de l alternateur est alimentée directement par le pont à diodes tournant. Il n y a donc pas de nécessité de contact glissant bagues-charbon sur ce type de machine. Alternateur principal Alternateur excitateur inducteur roue polaire inducteur tournant 1 2 Caractéristiques électriques de l alternateur didactique STS2_1_06 Alternateur_tri.doc 02/09/2013 Page 2 sur 5.

3 Alternateur : 220/380V, 3 KVA, 50 Hz, 1500 tr/mn, 4 pôles, résistance d par phase R = 2.32Ω, résistance de l inducteur de la roue polaire R p = Ω. Excitateur : monophasé de résistance R ind 0.327Ω, inducteur 220/380 V de résistance R ex = 470Ω. 1 3 Schéma de câblage de l alternateur didactique. L alternateur didactique utilisé possède 3 bagues de mesure permettant de contrôler les courants d excitation. Le courant de la roue polaire est réglé en jouant sur le courant de l inducteur de l excitateur par l intermédiaire d un rhéostat d excitation Rh. excitation excitateur Rh 2000 Ω 0.5 A E+ E- A- A A Ie : roue polaire calibre 20A Couplage Y W2 U2 V2 V V: tension Phase-Neutre U1 V1 W1 2 Modélisation de l alternateur On utilise, pour une phase, le modèle de Behn Eschenbourg donner ci-dessous. = Ie roue polaire Φ Eo Ls Induit Ech R I Ph V 50 Hz Ω Ls inductance de Behn Echenbourg R résistance d' Z = R + jlw Impédence de Behn Eschenbourg Eo f e m à vide N STS2_1_06 Alternateur_tri.doc 02/09/2013 Page 3 sur 5.

4 Préparation 1 Modélisation de la machine Donner la relation qui lie la f e m à vide E 0, le flux Φ et à la vitesse Ω. Quelle relation lie la fréquence f de la fem, la vitesse de rotation Ω et le nombre de paire de pôles p? Quelle relation lie la vitesse N en tr/mn et la fréquence pour cette machine? Qu appelle-t-on hypothèse de Bhen Eschenbourg? Donner, en complexe, l équation de la tension d. Pour un fonctionnement à vide ( I = 0 ) que devient cette équation? Pour un fonctionnement en court-circuit de l (I = Icc ). Que devient cette équation? Montrer qu à partir d un essai à vide à 1500 tr/mn on peut relever la caractéristique E 0 = f ( Ie ) et qu à partir d un essai en court-circuit à 1500 tr/mn on peut calculer [Z] et Lω pour un courant d excitation donné. 2 - détermination d un point de fonctionnement On donne pour un courant d inducteur de 10 A : E 0 = 240 V, Lω = 5.18 Ω, représenter le diagramme de Fresnel et déterminer quelle sera la tension V si la charge absorbe le courant nominal sous un cos φ =1. La détermination peut se faire graphiquement ou par calcul. 3 Schéma de montage L alternateur est entraîné par un moteur à courant continu dont la plaque à bornes est donnée ci-dessous.. shunt série P A On utilise l inducteur schunt, de résistance R = 465 Ω, comme excitation indépendante. Le montage doit permettre de régler la vitesse du groupe, de contrôler le bon fonctionnement de la machine à courant continu et de faire les essais sur l alternateur. Le fonctionnement de la machine à courant continu sera contrôlé par des appareils à aiguille. Donner le schéma de montage complet à partir de la distribution de la table MORS en y incluant les rhéostats et l appareillage. STS2_1_06 Alternateur_tri.doc 02/09/2013 Page 4 sur 5.

5 .Justifier le choix du rhéostat d excitation de la MCC et les calibres des appareils de mesure à aiguille Manipulation 1 Fonctionnement à vide Démarrer le groupe, à la vitesse de 1500 tr/mn régler l excitation Ie pour obtenir la tension phase-neutre = 230V. Visualiser la tension v(t), mesurer sa fréquence, et son taux de distorsion. Ajuster la vitesse du groupe pour régler la fréquence à 50 Hz. Relever la caractéristique E 0 = f (Ie ) en maintenant la fréquence à 50 Hz. 2 Essai en court-circuit A l arrêt : régler le rhéostat de l excitateur à sa valeur R maximum, court-circuiter l de l alternateur. Démarrer le groupe. Régler la vitesse afin que la fréquence soit de 50 Hz. Relever et tracer la caractéristique Icc = f (Ie ). 3 Modélisation A partir des deux essais précédents déterminer l inductance de Behn Eschenbourg pour différentes valeurs de Ie. Conclure sur l hypothèse de Bhen Eschenbourg pour cette machine. 4 Essai en charge à excitation, fréquence et cos φ constants On utilisera une charge dont le cosφ = 1. On réglera la tension à vide à 230V. Donner le mode opératoire pour relever la caractéristique V = f (I ). 5 Utilisation du modèle Pour la valeur de Lω correspondant au courant d excitation de l essai en charge déterminer la valeur de V que donne le modèle. Conclure sur la validité de celui-ci. STS2_1_06 Alternateur_tri.doc 02/09/2013 Page 5 sur 5.