cours etech2A

Electrotechnique
François Vernay
2`emeannée IUT GIM
12 novembre 2018

2
Prof. François VERNAY
Département Génie Industriel et Maintenance
IUT de Perpignan
& Laboratoire PROMES CNRS (UPR-8521)
Rambla de la thermodynamique
66100 Perpignan
e-mail : francois.v[email protected]

Table des matières
I Notes de cours 9
1 Machines à courant continu 11
1.1 Rappels de mécanique ...................................... 11
1.1.1 Mouvement tournant ................................... 11
1.1.2 Principe fondamental de la dynamique - équilibre des couples - régime stationnaire 12
1.2 Phénomène d’induction électromagnétique ........................... 13
1.3 Principe de fonctionnement d’une MCC ............................ 15
1.4 Fonctionnement d’un moteur à courant continu ........................ 17
1.4.1 Vue générale ....................................... 17
1.4.2 Vitesse et couple du moteur DC ............................. 18
1.4.3 Excitation série ...................................... 18
1.4.4 Bilan énergétique – Rendement ............................. 19
1.4.5 Moteur universel ..................................... 19
1.4.6 En résumé ......................................... 19
2 Champs tournants 21
2.1 Création d’un champ ....................................... 21
2.2 Champ tournant et triphasé ................................... 23
2.2.1 Création du champ tournant .............................. 23
2.3 Compréhension sur un cas simple ................................ 24
3 Machines synchrones 27
3.1 Le moteur synchrone ....................................... 27
3.1.1 Principe de fonctionnement ............................... 27
3.1.2 Machines synchrones multipolaires ........................... 28
3.1.3 Schéma électrique équivalent .............................. 28
3.1.4 Bilan de puissance .................................... 29
3.2 L’alternateur synchrone ..................................... 30
3.2.1 Schéma et principe de fonctionnement ......................... 30
3.2.2 Production de f.é.m triphasées équilibrées ....................... 31
3.2.3 Schéma électrique équivalent et détermination de grandeurs ............. 31
4 Machines asynchrones 35
4.1 Principe de fonctionnement ................................... 35
4.2 Technologie du moteur asynchrone ............................... 37
4.2.1 Force de Laplace ..................................... 37
4.2.2 Rotor/stator et induit/inducteur ............................ 38
4.2.3 Vitesse, vitesse de synchronisme et glissement ..................... 38
4.2.4 Caractéristique mécanique ................................ 38
4.2.5 Schéma électrique simplifié d’une phase au stator ................... 38
3

4TABLE DES MATIÈRES
4.3 Bilan de puissance ........................................ 39
4.4 Freinage .............................................. 40
4.5 Génératrice ............................................ 40
II Exercices 41
5 TD Machines à courant continu (MCC) 43
5.1 Moteur à courant continu servant de démarreur ........................ 43
5.2 Génératrice à courant continu : la dynamo ........................... 43
5.3 Champ tournant ......................................... 44
5.4 Intensité du champ magnétique et f.é.m induite ........................ 44
6 TD de la MCC à la machine synchrone 45
6.1 Rendement d’une génératrice à courant continu ........................ 45
6.2 Champ tournant ......................................... 45
6.3 Alternateur synchrone ...................................... 46
7 TD Machines Synchrones 49
7.1 Alternateur synchrone ...................................... 49
7.2 Moteur synchrone à facteur de puissance réglable ....................... 50
8 TD Machines asynchrone 51
8.1 Moteur asynchrone ........................................ 51
8.2 Signalétique d’un moteur ..................................... 51
A Appendices mathématiques 53
A.1 Produits scalaires et vectoriels .................................. 53
A.2 Approximation d’une fonction - Développement limité .................... 53
A.2.1 Approximation d’une fonction .............................. 53
A.2.2 Formule de Taylor-Young : exemples .......................... 54
A.2.3 Liste de développement limités de base ......................... 55
A.3 Fonction de plusieurs variables ................................. 55
A.3.1 Continuité partielle - Dérivée partielle ......................... 56
A.3.2 Différentiabilité ...................................... 56
A.4 Opérateur ∇(“Nabla”) ...................................... 56
A.4.1 Gradient .......................................... 57
A.4.2 Divergence ........................................ 57
A.4.3 Rotationnel ........................................ 57
A.4.4 Expression de ∇dans d’autres bases .......................... 57
B Réponses aux exercices 59

Liste des symboles
ddp Différence de potentiel
f.é.m Force électromotrice
MCC Machine à courant continu
PFD Principe fondamental de la dynamique
5