MACHINE SYNCHRONE - DOC

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					                                                                                                                              TGE   MS
                                                       MACHINE SYNCHRONE                                                            1/5

I. DESCRIPTION
                                       E1                           * Le rotor supporte les pôles inducteurs : circuit inducteur ou
 i
Fg1                                                                  d'excitation .Il est alimenté en courant continu .
                                                      E2            * Le stator supporte les conducteurs où apparaissent des fem
                                                                     induites alternatives. C'est le circuit induit.
                                                                     1.1. Le stator ou induit :

                                                      E3             ……………………………………………………………………
                                                                     ……………………………………………………………………
                                     E1                              ……………………………………………………………………
 i
Fg2
                                                                     ……………………………………………………………………
                                                      E2
                                 N                                   ……………………………………………………………………
                            S             S                          ……………………………………………………………………
                                 N                                   ……………………………………………………………………
                                                      E3             1.2. Le rotor ou inducteur .
                                                                    - Le rotor à pôles lisses (fig 1) ou entrefer constant.
                                          3                          ……………………………………………………………………
 i
Fg3
                                                                    ……………………………………………………………………
                                                                    - Le rotor à pôles saillants(fig 2).
         Balais                         N
                                       Roue                          ……………………………………………………………………
                                      polaire
                                         S                           ……………………………………………………………………
                   Bagues                                           ……………………………………………………………………
                                Alternateur                         - Excitation des alternateurs.(fig3 et 4):
    Fig 4                                         3                  ……………………………………………………………………
                                                                     ……………………………………………………………………
                        N
                                                   N
                                                                     ……………………………………………………………………
            Induit                              Roue
                                                polaire
                                                                     1.3. Symboles . Représentation(fig5).
                                                    S
                        S                                            1.4. Exemples de caractéristiques techniques.
 Excit at rice
 alt ernat ive
                            Redresseur
                                                Alt ernat eur
                                                                    Stator : 220V/380V C.A :        Sn= 2kVA      …….A/……..A C.A:
 auxiliaire
                                                                     ……………………………………………………………………
 fig 5
                                 MS                                  ……………………………………………………………………
                                3
                                                                     ……………………………………………………………………
 Circuit d'excitation
    ou inducteur




                                                       Circuit
                                                       induit




                                                                    Rotor : 50V C.C: 2,5A C.C: 1500trmin /50Hz.
                                 MS
                                3                                    ……………………………………………………………………
                                                                     ……………………………………………………………………



CAILLIEREZ G                                                     LYCEE CAMILLE CLAUDEL                FOURMIES
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Document constructeur                                      TGE    MS
                                                                 2bis/5




CAILLIEREZ G            LYCEE CAMILLE CLAUDEL   FOURMIES
2/7
II. ETUDE A VIDE : FEM DE L'ALTERNATEUR .                                              TGE    MS
                                                                                              2/5
2.1. F.e.m d'un enroulement monophasé à N conducteurs .
 ……………………………………………………………………………………………………………………
 ……………………………………………………………………………………………………………………
 ……………………………………………………………………………………………………………………
AN: max=40mWb , 6 pôles , K=2 ,                 ………………………..………………………………………
N=100 conducteurs et f=50Hz : Calculer sa
fem et sa vitesse .                              ………………………..………………………………………
                                             ………………………..………………………………………
2.2. F.e.m d'un alternateur triphasé à N conducteurs .
 ……………………………………………………………………………………………………………………
 ……………………………………………………………………………………………………………………
 ……………………………………………………………………………………………………………………

AN: max=24mWb , 250tr/min , K=2,22 , ………………………..………………………………………
f=50Hz et 270 conducteurs: Calculer le
nombre de pôles et la fem par enroulement . ………………………..………………………………………
Préciser les réseaux possibles à vide .        ………………………..………………………………………
2.3.Caractéristique à vide . Uv=E (Iex) à n=cste =1500tr/min .

                                   3
                                                        450
              Inducteur   Induit                              E(V)
                                   2
              Iex                                       400

                             GS    1
                r                                       350
                            3
                                   N
                                                        300

                                                        250
                          M
                                                        200

                                                        150
L'alternateur est entraîné un moteur asynchrone
triphasé . La courbe sera observée sur l'ordinateur .
    - Compléter le schéma de montage et préciser le     100
      type et calibre des appareils .
    - Réaliser le montage , démarrer l'ordinateur et     50
      prévoir les valeurs de visualisation .                                                  ie(A)
    - Relever soigneusement Uv=E (iex) par valeurs       0
      croissantes puis décroissantes de iex .                 0      0,1         0,2    0,3         0,4
    - Interprétation :


………………………………………………………………………………………………………………….…..

………………………………………………………………………………………………………………….…..



CAILLIEREZ G                           LYCEE CAMILLE CLAUDEL               FOURMIES
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III. ETUDE EN CHARGE DE L'ALTERNATEUR .                                                                       TGE              MS
                                                                                                                               3/5
3.1. Caractéristique en charge : U(I) à n=cste =1500tr/min Iex=0.27A cos=1 couplage étoile .
                                  3                                 450
                                                                               U(V)
                                                                    400
             Inducteur   Induit   2
                 Iex                                                350




                                                          Charge
                           GS     1                                 300
                   r       3
                                  N                                 250

                                                                    200

                                                                    150
                           M
                                                                    100

                                                                     50
                                                                                                                                 I(A)
L'alternateur , entraîné par un moteur à courant continu ,             0
alimente une charge résistive triphasé. La courbe sera                     0     0,05   0,1    0,15   0,2   0,25    0,3       0,35       0,4
observée sur l'ordinateur .

 - Compléter le schéma de montage et préciser le type et                                                       Z          I
   calibre des appareils .
 - Réaliser le montage , démarrer l'ordinateur et prévoir les      S c h é m a é q u iv a le n t Ev
   valeurs de visualisation et relever soigneusement U(I).                                                                       V
                                                                   p a r e n ro u le m e n t:
 - Interprétation :
 ………………………………………………………..
                                                                   ………………………………………………………..
 ………………………………………………………..
                                                                   ………………………………………………………..
 ………………………………………………………..
                                                                   ………………………………………………………..
  ………………………………………………………..

3.2. Détermination des éléments du modèle équivalent .                                                                    3

Mesure de la résistance d'un enroulement : Essai en courant continu
                                                                                                                          2
                                                                                                                                 Induit
………………………………………………………………………..
                                                                                                                          1     GS
……………………………………………………………………….                                                                                                         3
                                                                                                                          N


Mesure de l'impédance synchrone: Essai en court circuit I=IN et Iex réduit

L' alternateur est entraîné à 1500tr/min , on court circuit l'induit et on régle Iex pour obtenir I= 0,35A .

Relever iex= …………………… et en déduire la fem à vide par enroulement correspondante Ev=……………..………

………………………………………………………………………………………………………………….…..

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CAILLIEREZ G                            LYCEE CAMILLE CLAUDEL                           FOURMIES
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3.3. Equation . Diagramme vectoriel .                                                          TGE      MS
                                                                                                        4/5

                            I
                                     …………………………………………………………………………..
               R       jX
  Ev PN                              …………………………………………………………………………..
                                V
                                     …………………………………………………….…………………….




                                                                                           

                                                                




                   




AN: R=0.5 X=10 . Déterminer graphiquement la FEM par enroulement EPN si V=220V, I=10A , charge inductive (
=+30°) .

3.4. Bilan des puissances et rendement de l'alternateur.

                                                                …………………………………..…………..

                                                                ………………………………………………

                                                                ………..…………………………………..…


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AN: U=380V , f=50Hz , I=10A ,Vex=200W, iex=0.5A , RAB=1 , pm+pfer=250 W et n=1500tr/min .
Pour cos = 0,8 et cos=1 : Calculer Pu , pjs , pjex , Pabs ,  et Tm . Conclusion .


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V. REVERSIBILITE DE LA MACHINE SYNCHRONE .                                                              TGE           MS
                                                                                                                      5/5

5.1. Couplage de l'alternateur sur la réseau.
                                                                             C onditions de couplage.
      Iex                   A'                           A

                GS          B'                          B
                3

                 n        C'
                                                        C
            M

 5.2. Fonctionnement de la machine synchrone en alternteur .

           Si la puissance du moteur d'entrainement augmente, le couple moteur augmente la Machine synchrone
           renvoie de l'énergie sur le réseau ( P>O) : La machine est GENERATRICE SYNCHRONE OU
           ALTERNATEUR non autonome (couplée au réseau) .

                 Z = jLw = jX
                                               C onvention générateur:
                                     I
                                                                                                                  
                                                                                                  
     Ev                                  V                                                    



 5.3. Réversibilité.Fonctionnement en moteur synchrone

      Si on coupe l'alimentation du moteur d'entrainement, le groupe continue de tourner:
      La machine synchrone est devenue MOTEUR SYNCHRONE , elle absorbe de l'énergie (P s'inverse )
      La vitesse reste constante n=ns=f/p

 5.3.1. Schéma équivalent.Equation .Diagramme.

              Z = jLw= jX                    C o nve ntio n ré c e pte ur:
                                 I
                                                                               O                                            A
                                                                                     
Ev                                   V                                                                                 




 5.3.2. Caractéristiques du moteur.                                                                           B             D
          - Vitesse:



     - P uissance et couple électromagnétique:




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Un alternateur triphasé 220V/380V , 50 Hz , 6,6kVA couplé en étoile comporte 24 pôles .
On relève à vide pour iex=0.15 A une tension composée de Uv=138,5V
On relève en court circuit pour Iex = 0.15A un courant de court circuit de Icc=10A .
On mesure la résistance de l'induit par enroulement en continu I=10A et U=5V .

1. Calculer la fréquence de rotation du moteur d'entraînement et le courant nominal de l’alternateur .
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2. Calculer la résistance , l'impédance synchrone et la réactance par enroulement . Conclure
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3. V=220V , I=10A sur charge inductive de facteur de puissance 0,8 .

3.1. Déterminer graphiquement la fem EPN (Dos de la feuille 20V/cm) .

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3.2. Retrouver le résultat en utilisant les complexes
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3.3. Les pertes fer et mécanique valent 200W et la puissance d'excitation vaut 150W . Calculer la puissance
   utile de l'alternateur , les pertes joules et le rendement.

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4. On garde la même excitation qu’au 3 (même fem EPN=275V) .Déterminer graphiquement la tension simple
pour une charge capacitive de facteur de puissance 0,8 et une charge résistive . Conclure .

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