Machines électriques

Machines électriques
électrotechnique
Réversibilité
• Une machine électrique est dite réversible
si elle peut fonctionner en génératrice de
courant électrique ou en moteur
• Une machine électrique est un
convertisseur électromécanique
• La génératrice convertit l’énergie
mécanique en énergie électrique
• Le moteur convertit l’énergie électrique en
énergie mécanique
Les moteurs électriques
• Les moteurs électriques doivent être alimentés
en énergie électrique qu’ils consomment
• Cette énergie est fournie par le réseau
électrique EDF ou localement par un groupe
électrogène
• On distingue trois formes d’énergie consommée
(alternative, continue, impulsionnelle) qui
déterminent trois technologies pour réaliser un
moteur:
– Moteurs alternatifs (synchrone et asynchrone)
– Moteur à courant continu
– Moteur pas à pas
Sommaire
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Grandeurs mécaniques utiles
Bilan de puissance et rendement
Constitution mécanique et électrique
Les différents types de moteurs
Principe de fonctionnement du MCC
Schéma électrique équivalent du MCC
Équation électromécanique du MCC
MCC en régime dynamique
Fonction de transfert du MCC
Les divers couples résistants
Le point de fonctionnement
Grandeurs mécaniques utiles
• L’objectif d’un moteur électrique est de
fournir de l’énergie mécanique. Trois
grandeurs mécaniques sont
caractéristiques pour un moteur:
• La puissance mécanique: Pu en Watt
• Le couple moteur: Cm en Nm
• La vitesse angulaire: N en tours par mn
• Pu = Cm * N*2*pi/60=Cm*Oméga
Bilan de puissance
• Le moteur absorbe une puissance
électrique Pe et produit une puissance
mécanique Pu
• Cette conversion s’accompagne
malheureusement de pertes, on note la
puissance ainsi perdue: Pp
• Bilan de puissance: Pe = Pu + Pp
• Rendement du moteur: n = Pu/Pe
Constitution mécanique et
électrique
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Mécanique:
Une partie mobile (en rotation): le ROTOR
Une partie fixe (statique): le STATOR
Électrique:
Des enroulements de fils conducteurs autour de
pôles ou/et des barres conductrices reliées
formant une cage ou/et des aimants ou/et des
balais (assurant le passage du courant entre les
conducteurs fixes et les conducteurs mobiles)
• Ces éléments électriques sont fixés au rotor
ou/et au stator selon le type de moteur
Les différents types de moteurs
• Moteur alternatif synchrone MAS
– rotor bobiné alimenté en courant continu
– Stator bobiné alimenté en courant alternatif
• Moteur alternatif asynchrone MAA
– Rotor bobiné en court circuit ou cage d’écureuil
– Stator bobiné alimenté en courant alternatif
• Moteur à courant continu MCC
– Stator à aimant permanent ou bobiné alimenté en courant
continu
– Rotor bobiné alimenté en courant continu (balais)
• Moteur pas à pas MPAP
– Stator bobiné alimenté en courant continu
– Rotor à aimants permanents ou à réluctance variable ou hybride
Principe de fonctionnement du
MCC
• La force de Laplace: F=i*L^B
• Tension induite: e=-d(flux)/dt
Schéma électrique équivalent au
rotor du MCC
• U=R*i+E+L*di/dt E:fem en Volt
Équation électromécanique du
MCC
• E=k*N*2*pi/60=k*Oméga
• Cm=k*i
MCC en régime dynamique
• U(t)=E(t)+R*i(t)+L*di(t)/dt
• E(t)=k*Oméga
• Principe fondamental de la dynamique en
rotation: $C=J*dOméga/dt $ pour somme
– $C=Cm-Cr avec Cm=k*i(t)
• Équations électromécaniques:
• U(t)= k*Oméga+R*i(t)+L*di(t)/dt
• K*i(t)-Cr=J*dOméga/dt
Fonction de transfert du MCC
• On utilise la transformée de Laplace:
d/dt*p
• U(p)=R*I(p)+k*Oméga(p)+L*p*I(p)
• k*I(p)-Cr=J*p*Oméga(p)
• Cr=
• FTMCC=Oméga(p)/U(p)
Les divers couples résistants
• Frottement sec (souvent négligé)
• Frottement visqueux: Cr=f*Oméga
Le point de fonctionnement
• Cm=Cr