Machine synchrone

Machine synchrone
1. Champ magnétique tournant
Une aiguille aimantée est une source de champ magnétique.
Plaçons au-dessus de cette aiguille un aimant en U pouvant tourner autour d’un
axe vertical.
La rotation de l’aimant en U crée un champ magnétique tournant. Ce champ
entraîne l’aiguille qui tourne à la même vitesse. On dit que la rotation est
synchrone. La vitesse de rotation du champ magnétique tournant est appelée
vitesse de synchronisme, notée Ωs( en rad/s ) ou ns( en tr/s ).
Si on remplace l’aiguille par un disque conducteur,celui-ci se met à tourner
mais avec une vitesse inférieure à la vitesse du champ. On dit que la rotation
est asynchrone.

2. Constitution
Une machine synchrone est une machine réversible.
PM Pélectr Pélectr PM
Génératrice Moteur
Une machine synchrone est constituée de :
-Rotor (Roue polaire ): c’est l’inducteur. Les enroulements du rotor étant
parcourus par un courant continu, le rotor se comporte comme un aimant.
Sa rotation donne un champ magnétique tournant.
Il existe des rotors à pôles lisses ( vitesse importante ) et des rotors à pôles
saillants ( vitesse lente ) à grand nombre de pôles ( ex : 40 pôles ).
si le nombre de pôles = 40 ; le nombre de paires : p = 20.
-Stator : c’est l’induit. Il possède 3 enroulements ( système triphasé ).
Il doit être feuilleté parce qu’il est placé dans un champ tournant.
MS

Symbole de la Ms
Machine synchrone monophasée Machine synchrone triphasée
Induit
(Stator )
Inducteur
( Rotor )
MS MS
3

3. Alternateur triphasé
3.1 Plaque signalétique
Exemple : 1,2 kVA ; 1500 tr/min; 50 Hz;
Stator en triangle : 230 V; 3,1 A
Stator en étoile : 400 V; 1,8 A.
Rotor : 70 V; 2,6 A.
3.2 Étude à vide
L’alternateur est entraîné en rotation par un moteur à courant continu ( MCC) à
excitation série. Les 3 enroulements statoriques sont laissés ouverts.
E
(V) n = 1500 tr/min
50 Courbe de première aimantation
0,2 Ie ( A )
(courant dans les enroulements du rotor )

Les tensions aux bornes des enroulements statoriques sont égales aux f.é.m.
induites par le champ tournant créé par la roue polaire ( le rotor ).
Le stator est le siège d’un système triphasé équilibré de tensions induites:
e1 = E√2 sin ( 2πf t )
e2 = E√2 sin ( 2πf t - )
e3 = E√2 sin ( 2πf t - )
La fréquence de ces tensions est f ; f = pn f en Hertz; p nombre de paires
de pôles; n : fréquence ( ou vitesse ) de rotation ( en tr/s ).
La valeur efficace des f.é.m. induites a pour expression :
N : nombre de conducteurs d’une phase du stator;
K : coefficient de Kapp :dépend de la machine;
Φ: flux maximal dans une spire du stator ( en Wb)
3
2
3
4
E = KNnpΦ= KNfΦ