Ω s Principe - Définitions Pulsation du stator Synchronisme Rotor : Cage d écureuil Ω Pulsation du Rotor Ω < Ω s N B S g g = Glissement Ωs Ω N s = Ω N s s N Stator : Inducteur Ω = Ω s Rem Si plus de variation de flux rotorique donc pas de courant induit 1 => ralentissement du rotor
Constitution - Principe Stator : c est l inducteur => champ tournant Ωs Rotor : Rotor : c est l induit => vitesse de rotation Ω< Ωs 2
Constitution Machine complète 3
Constitution Stator il est constitué de 3 enroulements parcourus par des courants alternatifs triphasés Le champ statorique est crée par le passage du courant dans les enroulements(règle du tire bouchon) P3 P1 P2 4
Constitution Rotor Cage d écureuil Pour les petites puissances (usuellement < 10 kw), il est composé de barres conductrices, très souvent en aluminium. Les extrémités sont reliées par deux couronnes conductrices. Ce moteur est dépourvu de collecteur et de balais Rotor à cage d écureuil 5
Constitution Rotor bobiné Les tôles de ce rotor sont munies d encoches ou sont placés les conducteurs Bagues Reliées à l'extérieur via un collecteur simplifié à trois bagues, et courtcircuité en fonctionnement normal. On peut accéder à ces bobinages par l intermédiaire de trois bagues et de trois balais Rotor bobiné 6
Symbole 7
Plaque signalétique Machine asynchrone 8
Connexion machine asynchrone Etoile Triangle 9
Réversibilité Fonction moteur Fonction alternateur 10
Couple Machine asynchrone Caractéristique ristique de fonctionnement Vitesse 11
Moteur Vitesse de rotation glissement fréquence Vitesse de rotation n = n s (1 g) = f (1 p g) Vitesse du champ tournant Paire de pôles 12
Moteur Vitesse de rotation : Action sur les pôles P est un nombre entier. Les différentes vitesses seront des multiples. Dans la pratique on limite la variation à deux vitesses (PV et GV) n = f ( 1 p g) On parle de variation par couplage de pôles Rem Principe utilisé sur les aerogénérateurs asynchrones (voir exemples éoliennes) 13
Moteur Vitesse de rotation : Action sur les pôles T/Tn I/In 1000 3000 1000 3000 caractéristiques du couple et du courant en fonction de la vitesse 14
Vitesse de rotation : Action sur les pôles On a 4 pôles On a le couplage triangle série Moteur PV (1500 tr/min) L1 L1 L3 On a le couplage étoile parallèle L3 L2 L2 On a 2 pôles GV (3000tr/min) 15
Moteur Vitesse de rotation : Action sur le glissement Cr r 16
Génératrice Génératrice Ω > Ωs ( g < 0) ("hypersynchronisme" ) Consommant de la puissance réactive, elle doit être couplée au réseau ou à une batterie de condensateurs dans le cas d'une utilisation isolée. Son emploi est réservé aux générateurs de puissance moyenne dont l'arbre d'entraînement tourne à des vitesses fortement variables : mini centrale hydraulique, éolienne, turbine ou moteur à gaz de récupération... Les dispositifs permettant de contrôler la vitesse des moteurs asynchrones restent valables pour les génératrices. (nombre de paires de pôles, résistance rotorique (machines à rotor bobiné) 17
Avantage et inconvénients nients machine à cage : - Durée de vie très élevée ; maintenance quasi inexistante (paliers...) - Faible coût Mais - Vitesse de rotation dépendant de la charge appliquée sur l'axe - Contrôle électronique de vitesse et de couple complexe... 18
Domaine d applications Eolienne vitesse fixe Rapport de multiplication 46,5 Windmaster750kW Diamètre rotor :43,4m Vitesse nominale du vent = 15m/s Vitesse de vent de coupure = 20 m/s Vitesse de vent de démarrage = 4m/s Fréquence de rotation : 32,45tr/min Génératrice asynchrone à cage Puissance nominale : 750kW Fréquence de rotation : 1509 tr/min Tension nominale : 660V Fréquence : 50Hz Génératrice asynchrone à rotor à cage 19
Domaine d applications Eolienne à 2 vitesses Rapport de multiplication 91 Bonus 2,3MW Diamètre rotor :82,4m Vitesse nominale du vent = 15m/s Vitesse de vent de coupure = 25 m/s Vitesse de vent de démarrage = 3m/s Fréquence de rotation : 17-11tr/min Génératrice asynchrone 2 vitesses (4 ou 6 pôles) Puissance nominale : 2300-400kW Fréquence de rotation : 1515-1000 tr/min Tension nominale : 690V Fréquence : 50Hz 20 Génératrice asynchrone à rotor à cage à deux vitesses
Domaine d applications Eolienne vitesse fixe Rapport de multiplication 53,16 Vestas V47-660kW Diamètre rotor : 47m Vitesse nominale du vent = 15m/s Vitesse de vent de coupure = 25 m/s Vitesse de vent de démarrage = 4m/s Fréquence de rotation : 17-11tr/min Génératrice asynchrone à rotor bobiné Puissance nominale : 660kW Fréquence de rotation : 1515 tr/min Tension nominale : 690V Fréquence : 50Hz Génératrice asynchrone à rotor bobiné équipé d un rhéostat de glissement 21