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 : . i B S 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) Soit le système triphasé équilibré de courants ( i1, i2 et i3 ) avec: i1(t)= Ieff 2 sin(ωt) , i2(t)= Ieff 2 sin(ωt − 2π ) , 3 4 i3(t)= Ieff 2 sin(ωt − π ) . 3 T 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 = , i3 = ‘ A l’instant t = T/6 , i1 = , i2 = ‘ Bernaud J 3/3 , i3 = t(s) Chapitre B.3.2.2 Champs tournants : production par un système triphasé de courants A l’instant t = T/4 , i1 = , i2 = , i3 = ‘ 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