1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N1)

I Champs tournants

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N2)

Champ cr par un courant

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N3)

Champ cr par une phase Champ pulsant

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N4)

Thorme de Leblanc

1Br

at

t

2Br

Br

Un champ pulsant peut tre dcompos en 2 champs tournant en sens contraires.

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N5)

Champ cr par une phase Thorme de Leblanc

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N6)

Champ tournant cr par 2 phases

Br

a

b

)sin(.2

)cos(.2

tIIb

tIIa

=

=

t

aeI

aBbjBa

bBbaBaB

tIBb

tIBa

tj r

r

rrr

..2.

)..(

..

)sin(.2.

)cos(.2.

=

+=+=

=

=Ba

Bb

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N7)

Champ tournant cr deux bobines

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N8)

Champ tournant cr par 2 phases

Br

a

b

)sin(.2

)cos(.2

tIIb

tIIa

=

=

t

)sin(.2.

)cos(.2.

tIIb

tIIa

=

=

Inversion du sens de rotation

Inversion du courant dans une phase

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N9)

Champ tournant cr 2 phases Inversion du sens de rotation

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N10)

Champ tournant cr par 3 phases

)3

2cos(.2

)3

2cos(.2

)cos(.2

+=

=

=

tIIc

tIIb

tIIa

c

a

b

Br

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N11)

Champ tournant cr trois par 3 phases

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N12)

Champ tournant cr par 3 phases

)3

2cos(.2

)3

2cos(.2

)cos(.2

+=

=

=

=>

tIIc

tIIb

tIIa

tt

c

a

b

Br

Inversion du sens de rotation

)3

2cos(.2

)3

2cos(.2

)cos(.2

=

+=

=

tIIc

tIIb

tIIa

Inversion de deux phases

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N13)

Champ tournant cr par 3 phases Inversion du sens de rotation

Inversion de deux phases

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N14)

Machine relle

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N15)

Boussole => Rotor

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N16)

Bobines => Stator

http://www.epsic.ch/pagesperso/schneiderd/Apelm/Moteu/Champ.htm

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N17)

Champ tournant lintrieur dune machine

)3

2cos(.2

)3

2cos(.2

)cos(.2

+=

=

=

tIIc

tIIb

tIIa

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N18)

Calcul des forces magntomotrices :

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N19)

Calcul du champ cr dans lentrefer :

am a

b

c

1) On calcul le champ cr par une phase

2) On superpose le Champ cr par les 3 phases

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N20)

Champ tournant :

Champ cr dans lentrefer t =0 :

Phase (a)

Phase (b)

Phase (c)

Total

0

0

0

02

2

2

2

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N21)

Champ tournant :

Champ cr dans lentrefer t =/2 :

Phase (a)

Phase (b)

Phase (c)

Total

0

0

0

02

2

2

2

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N22)

Champ tournant : Champ cr dans lentrefer

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N23)

Stator dune machine triphaseLe stator dune machine synchrone est identique celui dune machine asynchrone. Il permet de crer le champ tournant statorique.

Lorsque le champ tournant statoriqueentrane le rotor, il lui fournit de lnergie => moteurLorsque le stator rcupre lnergie du rotor => gnrateur

Machine synchrone

Machine asynchrone

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N24)

Constitution dun stator :

Circuit magntique

Bobinage

Le circuit magntique permet de canaliser le flux et de concentrer lnergie magntique au sein de lentrefer.Il est gnralement constitu dun empilage de tles en fer silicium.

Le bobinage voit une variation de flux magntique due la rotation du rotor et aux courants qui parcourent le stator.

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N25)

Dfinitions :

Force lectromotrice (FEM) : tension induite aux bornes dune bobine statorique lorsque le moteur fonctionne vide (courants statoriques nuls). Cette tension est due la variation de flux cre par le rotor dans la bobine.

Inductance propre : Inductance propre dune phase. Inductance cre par le flux dune phase sur cette mme phase. Inductance obtenue en pratique quand les autres phases ne sont pas alimentes. Cette inductance est peu utilise car en pratique, une phase voit la soit son propre flux et celui des autres phases.

Inductance cyclique : Inductance dune phase due son propre flux et au flux des autres phases. Cest cette inductance qui est gnralement employe.

Rsistance statorique : Rsistance dune phase du stator. Dans les machines conventionnelles cette rsistance est gnralement faible devant limpdance de linductance cyclique.

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N26)

Nombre de paires de ples :

Le champ cr par le rotor ou par le stator peut contenir plus dune paire de ples.

Exemple : rotor 2 paires de ples => Tracer les lignes de champ

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N27)

Exemple : Stator crant un champ tournant deux paires de ples

=> Placer les conducteurs

Attention : en une priode, le champ se dplace dune paire de ples. Si le stator cr p paires de ples, il faut donc p priodes pour que le champ effectue un tour.

p

=

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N28)

II Couple dune machine tournante

Hypothses : Machines entrefer lisse (entrefer e constant) Champs dans lentrefer considrs rpartitions sinusodales Longueur l

a

dq

0+r.t

r

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N29)

Calcul du couple dune machine tournante

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N30)

couple dune machine tournante

Exemple maquette

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N31)

III Vecteur tournant

Le vecteur tournant est dfini par :

avec :

))(.)(.)(.()( 2 tVcatVbatVaktV ++=3

2j

ea =

V

a

b

c

V

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N32)

Vecteur tournant

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N33)

Proprits du vecteur tournant :

))(Re(.3)(

)().()( *

tptp

titvtp

==

3

2=k

Puissance

pour

En rgime sinusodal

tjeVV .=3

2=kpour

)Im(.3

)Re(.3

. *

PQ

PP

IVP

===

)(. = tjeII

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N34)

Principe : Un rotor aimant tourne dans un champ tournant cr par un stator.

Machine synchrone

Le rotor peut tre aimant par des aimants (machine aimants permanents) ou par un courant continu (machine excitation).

La force lectromotrice dpend de laimantation du rotor, de la vitesse de rotation de la machine et du nombre de spire dune phase.

Le couple dpend de lintensit du champ magntique statorique, de laimantation du rotor et de langle entre laimantation du rotor et le champ satorique.

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N35)

Machine synchrone

a

b

c

Modle

d q

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N36)

Modlisation vectorielle :

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N37)

Modlisation vectorielle :

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N38)

Machine synchrone

a

b

c

Is a

b

c

Is

Tracer les axes d et qPositionner le vecteur tournant I des courants

statoriques pour obtenir un fonctionnement moteur(sens de rotation trigo)

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N39)

Machine synchrone

a

b

c

Is a

b

c

Is

Positionner le vecteur tournant E dela force lectromotrice

Tracer le diagramme de Ben Eschenburg pour en dduire la tension V au bornes dune phase

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N40)

Machine synchrone

a

b

c

Is a

b

c

Is

Idem couple maximum(tout sur la mme figure)

Idem, sens de rotation horaire

(machine autopilote, moteur brushless)

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N41)

Machine synchrone

a

b

c

Is a

b

c

Is

Gnrateur, couple quelconque, rotation en sens trigo

(tout sur la mme figure)

Idem, sens de rotation horaire

1A 2006-2007 J. Delamare (diapositive N42)

Machine synchrone

a

b

c

Is a

b

c

Is