TRIPHASÉ GÉNÉRATEUR ET MOTEUR



Présentation
Nous allons voir la que la création d'un système de tensions triphasées et que la création d'un champ tournant sont les deux faces d'une même pièce

Générateur synchrone = alternateur

La machine est constituée par
  • un stator qui constitue la première partie du circuit magnétique de la machine et de trois bobines régulièrement décalées dans l'espace. un rotor, c'est d"un aimant ou une bobine alimentée en courant continu. il constitue la seconde partie du circuit magnétique
La représentation ci-dessous est très simplifiée, elle veut montrer
  • la relation entre la fréquence des tensions produites et la fréquence de rotation du rotor
  • le décalage temporel entre les tensions



La fréquence des tensions produites dépend de la fréquence de rotation du rotor
f = p . n
la fréquence de rotation du rotor influe également sur l'amplitude des tensions produites.

Influence du nombre de pôles du rotor
La formule ci-dessus montre aussi l'influence du nombre de paires de pôles du rotor sur la fréquence des tensions produites.

Retrouver la formule f = p . n
Chaque tour du rotor produit une période complète de la tension sinusoïdale.
Si le rotor tourne à n tr/s, il produira n périodes par seconde. C'est la définition même de la fréquence.
L'animation ci-dessous nous montre :
  • la production d'une alternance lors d'un tour du rotor
  • la production d'une tension sinusoïdale par un rotor à deux pôles
  • la production d'une tension sinuoïdale par un rotor à 4 pôles tournant à la même vitesse qu'au-dessus.



Exemples :
Pour fournir l'énergie électrique à 50 Hz, la fréquence de rotation d'un alternateur de centrale thermique doit être de 3000 tr/min car le rotor de l'alternateur compte 2 pôles
La fréquence de rotation d'un certain type d'alternateur de centrale hydraulique comporte 39 paires de pôle et doit tourner à 77 tr/min

Fréquence de rotation et vitesse de rotation du rotor
La fréquence de rotation s'exprime en tr/min ou en tr/s. Sous cette dernière forme, la fréquence de rotation du rotor est en lien direct avec la fréquence du système des tensions produites. Ses symboles sont N pour les tr/min et par n pour les tr/s
La vitesse de rotation s'exprime en rad/s, son symbole est ω ou Ω .

Ω = 2 . π . n


Machine tournante alternative (Moteur synchrone et moteur asynchrone)

Le fonctionnement d'une machine tournante à courant alternatif est fondé sur la présence d'un champ tournant.
Grâce aux propriétés des systèmes triphasés, le champ tournant est créé sans pièce en mouvement.
Ici, le principe est le dual du précédent :
  • un système de tensions triphasées alimente
  • trois bobines régulièrement espacées dans l'espace.
il y a création d'un champ magnétique tournant dont la fréquence de rotation dépend de la fréquence des tensions triphasées.Le stator se comporte comme un aimant tournant.
Dans un moteur asynchrone, la fréquence de rotation du champ tournant prend le nom de fréquence de synchronisme



Champ magnétique tournant dans un moteur asynchrone triphasé Le principe de fonctionnement du moteur asynchrone repose, comme dans la plupart des moteurs, sur l'interaction de deux champs magnétiques.
  • le champ magnétique du stator
  • le champ magnétique du rotor
Le champ magnétique du rotor est dû à la différence entre la vitesse du champ statorique et celle du rotor. Cette différence de vitesses crée, dans le bobinage du rotor, une force électrotrice qui crée un courant puis un champ magnétique.

Si la charge du moteur augmente, (le couple que le récepteur lui demande de fournir)  il s'en suit un augmentation :
  • de la différence de vitesses entre les champs magnétiques
  • du champ magnétique produit par le rotor
  • du couple produit
  • de l'intensité absorbée par le moteur



Le rotor du moteur asynchrone ne peut pas tourner à la vitesse du champ magnétique tournant du stator.