UNIVERSITÉ DU QUÉBEC NOUVELLE APPROCHE POUR LA

UNIVERSITÉ DU QUÉBEC
NOUVELLE APPROCHE POUR LA PREDETERMINATION
DES CARACTÉRISTIQUES EXTERNES DES GÉNÉRATRICES ASYNCHRONES
FONCTIONNANT DANS LE CADRE DE L'ÎLOTAGE
MEMOIRE
PRÉSENTÉ À
L'UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À RIMOUSKI
COMME EXIGENCE PARTIELLE DE LA MAITRISE EN INGÉNIERIE
Par
GREGORY PESET
Mars 2003

bibliothèque
Paul-Emile-Bouletj
UIUQAC
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Avant Propos
J'aimerais exprimer ma gratitude aux personnes qui ont fait de ma formation en
maîtrise une expérience enrichissante qui me permet aujourd'hui d'élaborer des projets
d'ampleurs théoriques et pratiques.
Durant ces dernières années de formation, une vision multidisciplinaire que ce soit
dans le monde de la recherche, de l'industrie, de l'enseignement, de la gestion de projets,
etc., m'a permis de concrétiser mes objectifs de carrière.
Aussi, je tiens à remercier Monsieur Jean-Francois BRUDNY, Professeur des
Universités et Directeur du laboratoire de recherche LSEE en France, pour sa collaboration
et son aide durant tout mon projet de maîtrise. Un remerciement également à Monsieur
Hervé Roisse, Maître de Conférences et chercheur au LSEE qui m a soutenu et aidé tout au
long de mon cheminement universitaire.
Je tiens également à remercier le département de génie de l'Université du Québec à
Rimouski, et plus particulièrement M. Jean Francois Methot, Directeur de ma maîtrise et
M. Jean Louis Chaumel, Directeur du groupe éolien.
Je terminerai en remerciant mes parents, mes frères et belles-sœurs, ma famille, mes
ami(e)s ainsi que ma fiancée qui ont su m'apporter un soutien dans mes objectifs.

Table des Matières
AVANT PROPOS II
LISTE DES FIGURES VII
LISTE DES TABLEAUX ET DES PLANCHES IX
LISTE DES SYMBOLES X
INTRODUCTION 1
CHAPITRE I : ETUDE EN REGIME ETABLI, APPROCHES PHYSIQUES 8
I) CONVENTIONS DE SIGNE 10
1.1) Forces électromotrice 11
1.2) Règle fondamentale 13
1.3) Courant 14
1.4) Schémas équivalents 15
II) SCHÉMA ÉQUIVALENT DE LA MACHINE ASYNCHRONE 16
II. 1 ) Équation statorique de la machine à rotor ouvert (à vide) 17
II. 1.1) F.m.m. et onde d'induction engendrées par le stator 17
11.1,2) Flux de fuites 18
II. 1.3) Flux embrassés 21
II. 1.4) Equation de tension statorique 22
11.2) f.e.m. engendrées au rotor ouvert 25
11.3) Effets engendrés par le rotor en court circuit 26
114) Schéma monophasé équivalent 31
11.4.1) Bilan des effets 31
11.4.2) Flux embrassés 32
11.4.3) Equations de fonctionnement 33

IV
11.4.4) Schéma équivalent 37
11.4.5) Autre présentation du schéma équivalent 40
II.5) Diagramme de fonctionnement à Vs et f donnés 41
H.5.1) Définition du lieu 42
II.5.2) Construction pratique du lieu 43
H.5.3) Echelles 44
II.5.4) Bilan des puissances 44
115.5) Point à glissement infini 48
11.5.6) Point de fonctionnement au synchronisme 48
H.5.7) Echelle de glissement 49
116) Exploitation du diagramme 51
11.6.1) Point de fonctionnement en moteur (point Mj_) 53
11.6.2) Point de fonctionnement à contre courant (point M?) g>l 55
H.6.3) Point de fonctionnement en génératrice hypersynchrone (point MO g<0 .55
III) SCHÉMA ÉQUIVALENT DE LA MACHINE SYNCHRONE 57
III) SCHÉMA ÉQUIVALENT DE LA MACHINE SYNCHRONE 58
III. 1) Fonctionnement à vide 58
111.2) Fonctionnement en charge 60
111.3) Schéma équivalent. 62
111.3.1) Equations de fonctionnement 62
111.3.2) Expression du coefficient d'équivalence des AT 65
HI.3.3) Schémas 66
111.4) Analogies avec la machine asynchrone 69
IV) SCHEMA EQUIVALENT DU GAS UTILISANT L'APPROCHE MS 72
V) PRISE EN COMPTE DE LA SATURATION 76
V. 1 ) Cas de la MS à poles lisses : Diagramme de Potier 77
V.2) Autre approche pour prendre en compte la saturation 82
V.2.1) Reactance de magnétisation 82
V.2.2) Reactance de fuites 84