CHAP 2 : Les convertisseurs électromécaniques M 2.2 : Energie électrique 2

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1 I. Un champ magnétique tournant I.1. L origine du réseau électrique triphasé Moteur d entrainement CH 2 Expérience : On positionne un aimant entraîné par un moteur auxiliaire au milieu de trois bobines disposées à 120. Les trois bobines sont reliées à un oscilloscope 3 voies. CH 1 S Observation : CH 3 Interprétation : Un alternateur produisant l électricité du réseau triphasée est composé d une roue polaire (aimants permanents ou électroaimant) entraînée par une turbine. Page 1 / 10

2 I.2. La rotation synchrone d un moteur : Expérience : On positionne une aiguille aimantée au milieu de trois bobines disposées à 120. Les trois enroulements sont couplés en étoile sur un onduleur triphasé. On observe que l aiguille aimantée se met en rotation et se synchronise sur la fréquence de l onduleur. n S n S Interprétation : elations pour cet exemple : Vitesse de synchronisme S On appelle vitesse de synchronisme la vitesse de rotation du champ magnétique tournant sur laquelle peut se synchroniser une roue polaire. oue Polaire Exemple : On double de nombre de bobines et le nombre de pôles de la roue polaire. On dit alors que la roue polaire à p = 2 paires pôles (2 pôles nord et 2 pôles sud). n S S S Quelle est alors la relation entre la fréquence du réseau f et les vitesses de synchronisme n S? Les relations à connaitre : appels : Page 2 / 10

3 II.Le moteur asynchrone II.1. Définition Un moteur synchrone est un convertisseur d énergie électrique alternative en énergie mécanique tournante. C est une machine réversible. Machine synchrone II.2. Constitution Le moteur synchrone triphasé est constitué de 3 enroulements statoriques couplés en étoile ou en triangle et sont alimentés par un réseau de tensions triphasées. Le moteur dispose aussi d une roue polaire qui est composée d aimants permanents ou bien d un électroaimant alimenté par un courant d excitation continu I ex par l intermédiaire de deux bagues et de balais. otor à aimants permanents otor à pôles saillants otor à pôles lisses La roue polaire est aussi appelée IDUCTEU et le stator IDUIT. En effet c est la roue polaire qui crée le champ magnétique majoritaire dans la machine et les enroulements statoriques subissent la variation du champ magnétique tournant. II.3. Les symboles Moteur synchrone triphasé à excitation séparées Moteur synchrone monophasé à excitation séparées Page 3 / 10

4 II.4. Plaque signalétique d une machine synchrone Excitation séparée : 150 V / 1,5 A Moteur : 1 kw Génératrice : 1,2 kva Choix du couplage par rapport à un réseau triphasé: 230 V / 400V 50 Hz 1,6 A / 0, 92 A 1500 tr/min 1 re méthode : Les plus petit chiffres correspondent à ce que peut supporter un enroulement statorique. Couplage étoile Couplage triangle 2 ème méthode : - Tous les chiffres correspondent à la tension entre phase U et au courant en ligne I suivant le couplage. 230 V / 400 V 1,6 A / 0, 92 A Les premiers chiffres correspondent au couplage triangle : Les derniers chiffres correspondent au couplage étoile : Page 4 / 10

5 II.5. Schéma du bilan des puissances du moteur synchrone triphasé Page 5 / 10

6 Pertes joules statoriques : Couplage étoile : Couplage triangle : I J I J : résistance d un enroulement statorique PP : résistance mesurée entre deux phases du moteur couplé Page 6 / 10

7 III. Le moteur asynchrone III.1. La rotation asynchrone et le glissement: Expérience : On positionne une cage d écureuil en aluminium au milieu de 3 bobines disposées à 120 alimentées par un onduleur. On observe que le disque non magnétique se met en rotation avec une vitesse de rotation n inferieure à la vitesse de synchronisme n S du champ tournant. n n S n S n Interprétation : Conséquences : IDUCTEU = IDUIT = Glissement du rotor: Cette différence de vitesse entre le rotor et le glissement g. champ magnétique tournant se nomme le Exemple de glissements g: - Moteur au fonctionnement nominal : < g < - Moteur au démarrage : g d = - Moteur à vide (sans charge mécanique) : g V Expression de la vitesse de rotation n en fonction de g et n S : Page 7 / 10

8 III.2. Les symboles Moteur asynchrone à cage d écureuil Moteur asynchrone à rotor bobiné III.3. Plaque signalétique du moteur Choix du couplage : Triangle avec U=400V Voir II.4 Puissance utile mécanique : Pu = Facteur de puissance : Fp =cos = Intensité en ligne : I = Fréquence nominale : f = Vitesse nominale de rotation = Vitesse de synchronisme et nombre de paires de pôle p: s = ombre de paires de pôles Vitesse de synchronisme (tr/min) Glissement g : Page 8 / 10

9 III.4. Schéma du bilan des puissances du moteur asynchrone triphasé à cage d écureuil Page 9 / 10

10 IV. Caractéristique mécanique du moteur asynchrone Moteur Tu Tr kg V.Variateur de vitesse : Onduleur U/f = Cst Page 10 / 10

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