1°\) Champ tournant produit par un aimant permanent

Chapitre B.3.2.2 Champs tournants : production par un système triphasé de courants
1°) Champ tournant produit par un aimant permanent
1.1) Action sur une aiguille aimantée
Lorsque l’on place l’aiguille aimantée entre les branches de
l’aimant en U au repos, elle s’oriente suivant le sens du champ
magnétique de ce dernier.
La rotation de l’aimant en U, entraîne la rotation de l’aiguille dans
le même sens et à la même vitesse.
Dans ce cas là, la vitesse est appelée vitesse de synchronisme,
notée Ωs ( en rad.s-1).
1.2) Action sur un disque métallique
La rotation de l’aimant produit celle du disque, mais
ce dernier tourne plus lentement. La rotation est
asynchrone.
Le disque métallique est le siège de courants induits,
créés par la variation du flux ( dû à la rotation du
champ magnétique de l’aimant en U par rapport au
disque ) appelés aussi courants de Foucault.
2°) Champ tournant produit par un système triphasé
2.1) Expérience
Les trois bobines sont alimentées par un système triphasé
équilibré de courant de fréquence f, l’aiguille tourne
spontanément alors à la fréquence de rotation ns (vitesse
de rotation Ωs).
Voir animation Flash de C. Divoux
http://physique-appliquee.net/phyapp/champ_tournant/champ_frames.htm
2.2) Interprétation
Trois bobines régulièrement décalées dans l’espace de 120°, alimentées par les
courants d’un système triphasé de fréquence f créent dans l’air au centre du système un champ
tournant à la fréquence de rotation de synchronisme ns = 2 π Ωs ( en tr.s-1) et ns = f.
La permutation de 2 phases provoque le changement de sens de rotation du champ
tournant.
Bernaud J 1/1

Chapitre B.3.2.2 Champs tournants : production par un système triphasé de courants
3°) Champ tournant dans l’entrefer d’une machine triphasée
3.1) Description du dispositif expérimental
La machine simplifiée comporte :
• 2 cylindres coaxiaux ferromagnétiques séparés par un entrefer ;
• Six conducteurs régulièrement réparties à la périphérie de l’entrefer sur le stator,
formant trois spires décalées de 120° (X’X, Y’Y et Z’Z). Considérons un sens de
parcours positif de X’ vers X, puis dessinons pour ces trois spires leur vecteur
surface.
Les trois spires sont parcourues par des courants triphasés équilibrés donc
i1 + i2 + i3 = 0 A.
Rappel: Le spectre du champ magnétique créé par une spire parcouru par un courant
est le suivant :
S
B
i
.
Le champ magnétique est proportionnel au courant circulant dans la spire.
Bernaud J 2/2

Chapitre B.3.2.2 Champs tournants : production par un système triphasé de courants
3.2) Champ magnétique résultant dans l’entrefer
i1(t)
i2(t)
i3(t)
t (s)
T
Soit le système triphasé équilibré de courants
( i1, i2 et i3 ) avec:
)sin(2)(1tIti eff ω =,
)
3
2
sin(2)(
2
π
ω
−= tIti eff ,
)
3
4
sin(2)(
3
π
ω
−= tIti eff .
Rechercher le champ produit par l’ensemble des trois courants parcourant les trois
bobines que l’on appellera champ magnétique résultant pour t = 0 s, T/6 et T/4.
A l’instant t = 0s , i1 = , i2 = , i
3 =
‘
A l’instant t = T/6 , i1 = , i2 = , i
3 =
‘
Bernaud J 3/3

Chapitre B.3.2.2 Champs tournants : production par un système triphasé de courants
A l’instant t = T/4 , i1 = , i2 = , i
3 =
‘
3.3) Conclusion
Le champ magnétique, dû à l’ensemble des trois spires, tourne dans le sens .
Le champ résultant est donc un champ tournant. Il décrit un angle de … en une durée égale
à …. , sa vitesse de rotation Ω est égale à :
Ω =
Pour un système bipolaire :
Pour un système ayant 2p pôles :
3.4) Moteur Synchrone
Rotor: aimant permanent ou électroaimant.
Stator : bobinages alimentés par le réseau triphasé.
http://fisik.free.fr/animations/LeMoteurSynchrone.swf
3.5) Moteur Asynchrone
Rotor: cage d’écureuil ( court-circuit).
Stator : bobinages alimentés par le réseau triphasé.
Bernaud J 4/4