Les propriétés et les principes généraux régissant le fonctionnement

2012-2013
GENIE ELECTRIQUE
2.7.4
Année 4 - Sem. 7
Machines électriques II
Crédits ECTS : 4
US Credits : 2
Intervenants : Omar Mikati, Nazih Moubayed (I) – Racha Barbari (II) –
Hussein Al Amine (III).
Heures totales
élève : 64 h
Période : du 01 Octobre au 15 Février
Obligatoire
Langue : Français/French
Acquis de la formation
Les propriétés et les principes généraux régissant le fonctionnement:
‒ des machines asynchrones,
‒ des machines synchrones.
A l'issue de ce module, les étudiants seront capables de :
 Comprendre le principe de fonctionnement des machines asynchrones et synchrones
monophasées et triphasées et de mettre en équation.
 Connaître les différents types d’enroulements statoriques et rotoriques des machines électriques
et classifier les machines selon leur géométrie et connaître leurs domaines d’utilisation et leurs
caractéristiques électromécaniques.
 Analyser leurs régimes de fonctionnement à vide et en charge et étudier leurs caractéristiques
électromécaniques et mécaniques et leurs caractéristiques de réglage.
 Modéliser les machines et de tracer leurs diagrammes vectoriels des tensions et courants.
 Dimensionner les machines.
 Etudier les modes de démarrage.
 Mettre en parallèle des générateurs synchrones et contrôler leur fonctionnement.
 Etablir le bilan énergétique en calculant les différentes pertes de puissance et le rendement.
 Appliquer les méthodes de calcul développées pour résoudre les problèmes.
 Utiliser les différentes sources d’information : bibliothèque et Internet.
 Utiliser les appareils de mesure pour déterminer quelques grandeurs électromécaniques
(puissances active et réactive en triphasé, vitesse de rotation, couple...).
 Travailler en groupe.
Prérequis
Il est conseillé d'avoir suivi des cours de Electricité II, Electricité III, Electrotechnique, et Machines Electriques
I.
Contenu
1.
Généralités sur les machines tournantes à courant alternatif
‒ Constitution - Classification- Encoches - Enroulements - Matériaux isolants - Circuit
magnétique.
‒ Lois physiques régissant le fonctionnement des machines électriques- Composantes de la
tension induite.
‒ Conversion d'énergie électromécanique -Equations caractéristiques d'un système
électromécanique.
2.
Enroulements des machines électriques. Création d'un champ tournant
‒ Création du flux magnétique dans une machine. Distribution spatiale de l'induction.
‒ Angles mécaniques et électriques.
‒
‒
‒
‒
Décomposition en série Fourier de la courbe d'induction d'un enroulement.
Champ pulsant- Champ tournant- Relation entre champ pulsant et champ tournant.
Champ tournant créé par un enroulement fixe- Machine de type asynchrone- Machine de type
synchrone.
Tension induite dans un enroulement diamétral et réparti - Facteur d'enroulement –
Raccourcissement.
3.
Conversion d'énergie électromécanique dans les machines synchrones et asynchrones
‒ Inductances propres et mutuelles dans une machine à pôles lisses
‒ Inductances propres et mutuelles dans une machine à saillants
‒ Couple électromagnétique d'une machine monophasée à pôles lisses
‒ Couple d'une machine monophasée au rotor et au stator à pôles saillants
‒ Couple d'une machine asynchrone triphasée à rotor cylindrique
‒ Couple d'une machine synchrone triphasée à rotor cylindrique
‒ Couple d'une machine synchrone triphasée à pôles saillants
4.
Machines asynchrones ou à induction
‒ Définition - Principe de fonctionnement et description – Glissement.
‒ Equations de la machine asynchrone – Modélisation - Circuit équivalent ramené au stator
‒ Expression canonique du couple électromagnétique.
‒ Démarrage - Couple de démarrage - Démarrage étoile/triangle -. Démarrage par auto
transformateur.
‒ Pertes d'énergie, rendement et essais.
5.
Machines synchrones
‒ Généralités- Définition- Morphologie- Représentation schématique.
‒ Equations - Machine sous excitée - Machine sur excitée - Puissance électromagnétique.
‒ Fonctionnement en charge - Réaction d'induit - Diagramme de Behn-Eschenbourg Diagramme de Potier.
‒ Fonctionnement en alternateur - Caractéristique externe - Limite de fonctionnement - Réglage
de la puissance active et réactive.
‒ Fonctionnement en moteur - Courbe en «V» - Fonctionnement à courant d'excitation constantAccrochage.
6.
Commande des moteurs
‒ Dispositifs de commande - Démarreur magnétique – Démarrage étoile/triangle - Démarrage
par autotransformateur - Démarrage rhéostatique - Inversion du sens de rotation
7.
Machines spéciales
‒ Machine asynchrone monophasé - Machine asynchrone à pôles cachés - Machine asynchrone
à double cage - Machine asynchrone à encoches rotoriques profondes - Machine asynchrone
linéaire - Générateur homopolaire.
Bibliographie
‒
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‒
Max MARTY, Daniel DIXNEUF, Delphine Garcia GILABERT : ‘‘Principe d’Electrotechnique’’, 2005,
Dunod.
J. CHATELIN : ‘‘Machines Electriques’’, Tome I et Tome II, Dunod.
Stephen J. CHAPMAN : ‘‘Electric Machinery Fundamentals’’ International Edition 2005, McGRAW HILL.
Lien évaluation-compétences
a. Méthodes d’enseignement et d’apprentissage:
- Cours: 2h
- TD: 2h
- TP: 2h
b. Méthodes d'évaluation :
L'évaluation portera sur la résolution de problèmes et des questions de cours relatifs aux deux parties du cours.
Les étudiants doivent passer alors deux examens:
- Un Contrôle Continu (CC)
- Un Examen Final (EF)
c. Critères d'évaluation :
La Note Finale (NF) est calculée de la manière suivante:
NF = 0.4*(min [CC ou EF]) + 0.6*(max [CC ou EF])