Machine synchrone Table 3 : fonctionnement en alternateur sur charge isolée Objectifs Tracer la caractéristique à vide de la machine synchrone. Déterminer les éléments du modèle équivalent représenté ci-contre. Pour la réactance synchrone, les deux essais seront réalisés. Tracer les caractéristiques V = f(i) (V est la valeur efficace des tensions simples et I est l intensité efficace des courants statoriques) à vitesse constante et nominale et intensité d excitation nominale : - Sur charge résistive - Sur charge résistive et inductive - Sur charge résistive et capacitive Dans tous les cas, le facteur de puissance de la charge doit être maintenu constant. Tracer les courbes de Mordey pour le quart, la moitié, les trois quarts et la totalité de la puissance nominale. Le compte rendu doit présenter Les schémas des montages utilisés (machines, alimentations, appareils de mesures, ) ainsi que les modes opératoires et les éventuelles précautions particulières. Pour les éléments du schéma équivalent, les résultats des mesures ainsi que les calculs permettant leur détermination. Ne pas oublier de comparer les résultats obtenus avec chaque méthode. Pour les caractéristiques, tracer pour chaque cas les diagrammes vectoriels correspondant à l intensité statorique nominale (trois diagrammes). Comparer les résultats théoriques et expérimentaux et mettre en évidence les limites du modèle choisi. Retrouver l influence des courants statoriques et du type de charge (résistive, résistive et inductive, ) sur l état magnétique de la machine. Tracé de la caractéristique à vide Mode opératoire : L intensité d excitation est augmentée de 0 à 1,6 A puis diminuée de 1,6 A à 0. Les valeurs de la fém (entre deux phases) sont relevées pendant la phase d augmentation et de diminution du courant. Machine synchrone couplée au réseau Page 1 sur 9 TS2ET 2006-2007
Les «carrés» ont été relevés à l augmentation du courant, les «disques» à la diminution. Commentaires : Eléments du modèle équivalent Résistance d un enroulement du stator Schéma de câblage? Pour plus de précision, il est souhaitable de tracer l évolution de l intensité en fonction de la tension et de calculer la pente de la droite ainsi obtenue (méthode voltampèremétrique). A faire à chaud. Inductance ou réactance synchrone Ceci correspond au schéma équivalent et au diagramme vectoriel pour l essai en courtcircuit. Résultats de l essai et méthode pour déterminer E v? Machine synchrone couplée au réseau Page 2 sur 9 TS2ET 2006-2007
Ceci correspond au schéma équivalent et au diagramme vectoriel pour l essai en déwatté arrière. Résultats de l essai et méthode pour déterminer E v? Caractéristiques V = f(i) Le wattmètre est mal branché. La réglage de la vitesse à vide de la machine asynchrone se fait en réglant la valeur efficace des tensions statoriques? Comparaison des diminutions pour les charges «résistives» et «résistives et inductives». Le terme «facteur de puissance» est mal utilisé ici : la charge capacitive «compense» la réactance synchrone. Machine synchrone couplée au réseau Page 3 sur 9 TS2ET 2006-2007
Relevés «Carrés» : charge capacitive et résistive. «Points» : charge résistive. «Croix» : charge inductive et résistive. On distingue clairement les effets démagnétisants des charges «résistives» et a fortiori «résistives et inductives» : à intensité statorique efficace égale, la tension est plus faible pour la charge «résistive et inductive» que pour la charge «résistive». La charge «capacitive et résistive» est quant à elle magnétisante. Il manque les courbes de Mordey ainsi que les diagrammes vectoriels associés à trois points de fonctionnement Machine synchrone Table 4 : couplée sur le réseau en alternateur à vide Objectifs Coupler une machine synchrone sur le réseau en alternateur à vide. Régler les points de fonctionnement suivants à intensité statorique nominale : - Génératrice avec un facteur de puissance de 0,85 inductif puis capacitif. - Moteur avec un facteur de puissance de 0,85 inductif puis capacitif. Mettre en évidence l influence de l intensité d excitation sur le décalage interne et la stabilité. Le compte rendu doit présenter Les schémas des montages utilisés (machines, alimentations, appareils de mesures, ) ainsi que les modes opératoires et les éventuelles précautions particulières. L intensité d excitation et l intensité efficace des courants statoriques juste après le couplage. Les valeurs de I e (intensité d excitation), I (intensité efficace des courants statoriques), V (valeur efficace des tensions simples statoriques), P (puissance active au stator) et Q (puissance réactive au stator) pour Machine synchrone couplée au réseau Page 4 sur 9 TS2ET 2006-2007
chaque point de fonctionnement ainsi que les diagrammes vectoriels correspondant (voir les résultats de la table 3 pour les éléments du modèle équivalent). Comparer les résultats théoriques et expérimentaux et mettre en évidence les limites du modèle choisi. Retrouver l influence des courants statoriques et du type de charge (résistive, résistive et inductive, ) sur l état magnétique de la machine. Influence de l intensité d excitation sur le décalage interne et la stabilité - Décrire précisément la méthode permettant d observer l évolution du décalage interne avec le couple sur l arbre. - Influence de l intensité d excitation sur cet angle et description du comportement de la machine à la limite de la stabilité. Le wattmètre est mal branché. Le câblage de la machine à courant continu (dispositif entraînant) aurait pu (dû?) être représenté. Par la suite, il est question d ampoules «Deux ampoules en série sur chaque phase» : cela correspond-il avec le schéma ci-dessous? Câblage de la MCC? Et du wattmètre? Machine synchrone couplée au réseau Page 5 sur 9 TS2ET 2006-2007
«La tension» ou la valeur efficace des tensions? Les signes des valeurs trouvées en fonctionnement moteur et génératrice sont incohérents. Si les branchements de la pince wattmétrique n ont pas été modifiés tout au long de la manipulation, la puissance active électrique ne devrait changer de signe que si le rôle de la machine (moteur ou alternateur) change. De même pour la puissance réactive. Comparer ces résultats avec ceux présentés par la suite. Machine synchrone couplée au réseau Page 6 sur 9 TS2ET 2006-2007
D autre part, il y a peut être confusion entre puissance absorbée et puissance active Machine synchrone couplée au réseau Page 7 sur 9 TS2ET 2006-2007
Conclusion sur le contrôle des transferts d énergie réactive Il s agit bien entendu de la puissance active. Cette propriété est utilisée dans les compensateurs synchrones. Avec une batterie de condensateurs et des gradins, la compensation se fait par «saut», ici, elle pourrait se faire en «continu». Machine synchrone couplée au réseau Page 8 sur 9 TS2ET 2006-2007
La vitesse de la machine oscille autour de la vitesse de synchronisme Il manque les diagrammes vectoriels associés à trois points de fonctionnement Machine synchrone couplée au réseau Page 9 sur 9 TS2ET 2006-2007