Les Champs Tournants

Les Champs Tournants
• Approches expérimentales
• Descriptif des machines
• Champ créé par le rotor : cas de l’alternateur
• Champ créé par le stator: cas du moteur
• Applications
Approches expérimentales
• Une boussole est attirée par un aimant
• L'aiguille aimantée tourne à la même vitesse que l'aimant.
Sa rotation est dite
synchrone
Cette rotation s'explique par la rotation du champ
magnétique créé par l'aimant.
On souhaite créer une source de champ magnétique
tournante qui permettrait la mise en rotation de l’aiguille.
Pour cela on connaît une autre source de champ magnétique:
• Une bobine peut
attirer une boussole
• Une bobine
parcourue par du
courant crée un
champ dans l’axe de
la bobine
• Une bobine
parcourue par du
courant
alternatif crée un
champ alternatif
• Si deux bobines
créent un champ
magnétique alors les
champs s’additionnent
vectoriellement.
• Si trois bobines créent
des champs magnétiques
• de même fréquence f
• déphasés de 120°
• La somme de ces trois
champs crée un champ
tournant à la vitesse
Descriptif commun aux
différentes machines
Armature externe : Stator
Armature interne : Rotor
Arbre du rotor
Entrefer
Encoche
Champ créé par le rotor
• Le rotor est alimenté de telle manière que les courants passent ainsi
• Le rotor est alors bipolaire : il crée un pôle Nord et un pôle Sud

B
N
• Le champ magnétique est radial et d’autant
plus important que la ligne de champ entoure
un nombre important de conducteurs
• Observons le champ magnétique créé par le
rotor d’une machine si on se promène le long
de l’entrefer

B
O
S

et ainsi de suite…
• Le champ varie donc sinusoïdalement le long
de l’entrefer sa période spatiale est 2
• Si l’on augmente le nombre de paire de pôles (noté p):
l'enroulement est multipolaire
la période spatiale du champ magnétique est
2/p
•N

B
•S
•O

•S
e
•N
t
Si l’on place une bobine face à ce champ créé par le rotor tournant à n
tr/s elle sera le siège d’une tension induite de même période que le
champ: ainsi la fréquence de la tension induite est :
f=pn
Champ créé par le stator
Le champ magnétique en un point M dépend :
•du temps puisque le courant est de la forme
i = Imax cost
i
t
•de la position du point M dans l'entrefer
D'où l'expression :
B(M,t) = Bo cost . cos
Champ créé par trois enroulements portés par le stator,
parcourus par un système triphasé de courants
i1 (t )  Iˆ cos t
2
i2 (t )  Iˆ cos(t 
)
3
2
i3 (t )  Iˆ cos(t 
)
3
O
i1
t
i2
t
1 i3
t
l’axe de B coïncide avec l’axe d’une phase,
chaque fois que l’intensité du courant est
maximale dans cette phase  l’ordre des phases
impose le sens de rotation de B, donc le sens de
rotation de la machine.
y1
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Généralisation à une machine multipôlaire
Chaque enroulement comporte p bobines en série ( p paires de pôles ) disposées
de manière à faire apparaître une succession de pôles N et S:
chaque phase alimente p bobines en série;
le décalage entre les axes de 2 bobines successives est (1/3)(2/p).
Par comparaison avec une machine bipôlaire, l’axe du champ magnétique
tournant coïncide avec l’axe d’une bobine chaque fois que l’intensité est
maximale dans la phase alimentant cette bobine.
L’angle entre les axes de 2 bobines successives étant p fois plus petit, la
fréquence f est p fois plus grande
f=pn
Remarque importante : la réaction magnétique d'induit
Si le champ magnétique est créé par un enroulement au rotor, il crée des courants
induits dans un enroulement du stator; mais ces courants induits créent à leur tour
un champ magnétique secondaire qui se superpose au champ magnétique
principal en le déformant : c'est la réaction magnétique d'induit.
( Il en est de même si le champ magnétique est créé par un enroulement triphasé
au stator )
Applications
Machine synchrone
Applications
Machine asynchrone
Applications
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