Introduction

Introducon
La machine synchrone est un conversseur électromécanique réversible fonconnant soit en
génératrice soit en moteur (moteur synchrone)
Principe de l’alternateur
Si l’on fait un tourner un aimant permanent (inducteur) à la fréquence n , la bobine (induit) est traversée
par un ux variable Φ(t) dû à l’aimant d’où la créaon d’une f.é.m. induite : e (t) = −𝑵𝑺
La fréquence de cee f.é.m. est telle que : f = n
Pour Un électro-aimant à p (paire de pôles) et tournant à la vitesse n (tr/s); une fém induit aux bornes de
la bobine de fréquence: f =p. n
Constuon
L’alternateur possède deux pares principales : l’inducteur et l’induit.
L’inducteur
L’inducteur est généralement le rotor qui porte des aimants permanents ou un bobinage
d’électroaimants parcourus par un courant connu (Ie) appelé courant d’excitaon.
L’inducteur porté par le rotor, mis en rotaon, crée un champ magnéque tournant.
Il existe 2 types de rotors:
1) Rotor à Pôles lisses p = 1 (2 pôles) p: paire de pôles

Elles sont ulisées pour les vitesses de rotaon élevées.
Exemple : Turbines à vapeurs de centrales nucléaires ou thermiques.
2) Rotor à pôles saillants p = 2 ( 4 pôles)
C’est un électroaimant dont les pôles sont alternavement nord et sud.Les enroulements sont alimentés
en courant connu, Le nombre de pôles est toujours pair
Elles sont ulisées pour les faibles vitesses de rotaon. Exemple :Turbines hydrauliques
.
L’induit
L’induit est la pare xe de l’alternateur c’est-à-dire le stator. C’est un bobinage triphasé ou monophasé,
dont ses conducteurs sont insérés dans les encoches du stator.
Ces enroulements (phases) idenques et xes sont décalés dans l’espace, l’un par rapport à l’autre
En triphasé : les trois enroulements ou (phases) décalés de 120o. soumis au champ magnéque tournant;
de ce fait, ils sont le siège de 3 tensions induites (f.é.m. e1(t), e2 (t) et e3 (t)) qui sont tous idenques mais
déphasées dans le temps de 120o. Elles forment un système triphasé équilibré de tensions.

Caractérisques de l’alternateur
Fréquence des f.e.m. induites
Les 3 tensions des 3 phases qui apparaissent aux bornes des enroulements de l’induit ont
une fréquence f telles que : f = p.n
Voir aussi: Conversseurs Staques
Avec :
• f : fréquence des f.e.m. induites en Hz
• n : fréquence de rotaon du champ tournant en tr/s
• p : nombre de paires de pôles de l’inducteur
Valeur ecace de la f.e.m. induite dans un enroulement (dans une phase)
la f.e.m induite générée dans chaque enroulement ( phase) a pour valeur ecace :
E = K.f.N.Φmax = K.p.n.N.Φmax
avec :
• n: la vitesse de rotaon du rotor
• p: nombre de paires de pôles de l’inducteur
• K : coecient de Kapp (dépend de la machine).
• N : nombre de conducteurs d’un enroulement.
• Φmax : ux maximal sous un pôle.
Couplage des alternateurs triphasés

3 enroulements de l’alternateur triphasé sont reliés entre eux. pour constuer 2 types de couplage:
Etoile (Y): qui impose une tension simple à chaque enroulement
Triangle (Δ): qui impose une tension composée à chaque enroulement
Excitaon des alternateurs
Lorsque l’inducteur est constué d’électro-aimants, une alimentaon à courant connu est nécessaire, le
rotor est relié par un système de bagues et de balais.
Fonconnement en charge
Modèle équivalent d’une phase de l’alternateur
• E: fem. à vide (ou synchrone d’une phase)
• V : Tension entre phase et neutre
• XS : Réactance synchrone d’un enroulement égal à Lw
• R= Résistance d’un enroulement (couplage Y)
Loi des mailles avec les grandeurs complexes : E = V + Z.I = V + (R+jXs).I soit V = E – (R+jXs)*I
Diagramme synchrone

A savoir que le déphasage φ entre le courant et la tension, est imposé par la charge, il varie en foncon
de la consommaon
Caractérisque électrique V = f (I):
L’entraînement de l’alternateur triphasé est à vitesse constante. L’ alternateur alimente une charge
équilibrée. L’intensité Ie du courant d’excitaon du rotor est maintenue constante.
Le déphasage tension courant est imposé par la charge.
on remarque les chutes de tension importantes, à cause de résistances des enroulements statoriques.
Voir aussi: Circuit (R,L,C) Série en régime sinusoïdal forcé
et Réacon Magnéque d’induit
Déterminaon de la réactance synchrone
On peut déterminer la réactance du modèle électrique équivalent, à l’aide de deux essais :
• Essai à vide: on relève les variaons de E en foncon de courant d’excitaon Ie E = f(Ie) ;