la machine synchrone

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cours chapitre 9 : alternateur synchrone.
I – Principe de fonctionnement et constitution.
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II – caractéristiques de la machine synchrone.
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symbole :

vitesse de synchronisme :
plaque signalétique : exemple :
16 kVA, 230 V/400 V, 50 Hz,
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II – modèle équivalent d'une phase.
Exemple : X = L. = 10 , R’ = 1 , V = 200 V et I = 8 A. L’alternateur alimente une charge inductive de
facteur de puissance 0,6. Faire le diagramme synchrone pour trouver EPN.
III – diagramme des puissances et essais de la machine synchrone.

Diagramme des puissances en alternateur :
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
courbe expérimentale pour mesurer EPN:

Mesure de la résistance d’une phase :

Mesure des pertes collectives :
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Mesure de la réactance synchrone L. :
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Exercices sur la machine synchrone.
exercice n°1 : bac 2002
On se propose d’étudier un ensemble « alternateur plus convertisseur » d’automobile.
I. Fonctionnement à vide (sans charge électrique).
Dans ce cas la valeur efficace EV de la tension aux bornes de l’induit peut se mettre sous la forme EV =
K.N.p.n.φ. Dans cette expression, n est la fréquence de rotation du rotor exprimée en tr.s-1, φ est le flux
magnétique maximal sous un pôle exprimé en Wb, K est la constante de Kapp, N est le nombre de
conducteurs et p est le nombre de paires de pôles. On mesure EV = 20 V pour n = 25 tr.s-1.
1) Calculer la fréquence f de la tension aux bornes de l’induit, pour n = 25 tr.s-1, sachant que p = 6.
2) Pourquoi peut-on dire que l’alternateur monophasé fonctionne à flux constant ?
3) On peut simplifier l’expression EV = K.N.p.n.φ en EV = k.n. Justifier cette relation de proportionnalité
entre EV et n.
II. Fonctionnement en charge
L’alternateur monophasé tourne à la fréquence de rotation n = 25 tr.s-1. Sa charge est purement résistive.
Il débite un courant d’intensité 8 A.
La figure 1 représente le modèle simplifié de l’induit de l’alternateur.
figure 1
On donne la valeur de la réactance : Xs = 1,57 
La résistance de l’enroulement est négligée.
1) Sachant que la fréquence de rotation du rotor est n = 25 tr.s-1, donner la valeur efficace Ev de la
tension aux bornes de l’induit.
2) Calculer la valeur efficace Uxs de la tension uxs(t) aux bornes de la réactance Xs.



3) Quelle relation a-t-on entre les vecteurs E v, U xs et V ?
Tracer sur le document réponse, en respectant l’échelle, le diagramme vectoriel correspondant aux
tensions ev (t), uxs(t) et v(t).
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4) Mesurer la valeur efficace Veff de la tension de sortie v(t) sur ce diagramme vectoriel.
5) Calculer la puissance électrique délivrée par cet alternateur.
6) La puissance Pe dissipée dans l’inducteur est : Pe = 23 W. L’ensemble des autres pertes est estimé à 20
W.
En déduire le rendement de l’alternateur pour ce fonctionnement.
Document réponse
Partie A

Phase de I
Diagramme vectoriel des tensions: 1 carreau pour 1 V
exercice n°2 : bac 2005
Partie
B
On étudie la chaîne de transformation suivante
:
v
tensions
0
-v
t
A- L'ALTERNATEUR TRIPHASÉ BIPOLAIRE : (7 points)
On a relevé pour un des alternateurs : S = 295 MVA, U = 20kV, f = 50Hz Le stator est couplé en étoile.
A-1- On désigne par n la fréquence de rotation, par f la fréquence du réseau et par p le nombre de paires
de pôles. Quelle est la relation qui lie n, f et p ?
chronogrammes
A-2- Calculer la fréquence de rotation du rotor de l'alternateur exprimée en tr.min "1.
courant
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temps
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A-3- Calculer la valeur efficace In de l'intensité du courant nominal en ligne.
A-4- Déterminer la valeur efficace V de la tension simple aux bornes d'une phase de l'alternateur.
A-5- Une phase de l'alternateur se comporte comme un circuit inductif modélisable par la mise en série
d'une force électromotrice e (fém) et d'une inductance notée Ls égale à 3,8 mH.
L'alternateur en charge débite le courant nominal sous V = 11,5 kV sur une charge inductive de facteur de
puissance cos () = 0,93. La Figure 1 représente le modèle équivalent d'une phase de l'alternateur en
charge :
A-5-1 Soient
E,U LS
et
V
les vecteurs de Fresnel associés respectivement aux tensions e, uLs et v.
Etablir la relation entre les vecteurs . E,U LS et V .
A-5-2 A l'aide d'une construction de Fresnel et en complétant le document réponse, déterminer
graphiquement la valeur efficace E de la f.é.m. Echelle : 1 cm représente 1 kV.
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