I Champs tournants - /Electrotec/Champs tournants et... · PDF fileLe champ...

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  • 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