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18 mars 2013
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moteur synchrone

équation du moteur synchrone  
propriétés du moteur synchrone  
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Dans le chapitre précédent on a vu comment créer un champ tournant soit à l'aide de courants polyphasés, soit monophasé. Si l'induit comporte p encoches un courant de pulsation va engendrer deux ensembles de pôles fictifs tournant dans des sens opposés à la vitesse /p.

Si l'inducteur (aimant à 2p pôles) est accroché à l'un des ensembles de pôles fictifs (moteur synchrone) cela revient à dire que l'autre aura par rapport à la roue polaire une vitesse relative 2/p et son effet sera fortement atténué du fait de l'écran électrodynamique constitué soit par les pôles massifs de l'inducteur, soit par des amortisseurs (pour réduire les courants de Foucauld et la réaction d'induit), par voie de conséquence le moteur synchrone monophasé ne diffère pas du triphasé et c'est lui que nous allons prendre comme modèle.

Equation du moteur synchrone

L'induit reçoit de la puissance électrique ce que l'on peut traduire graphiquement en négligeant RI devant LI


Sur ce graphique on voit que AH = AC cos = LI cos = ( L/U) UIcos donc le vecteur AH à chaque instant représente (U et L étant constant) à une échelle convenable la puissance absorbée par le moteur Pa

La puissance utile est or le couple utile est avec vitesse angulaire du moteur, et il peut lui aussi être représenté par AH avec une autre échelle.
On peut aussi sur ce diagramme représenter le fonctionnement en alternateur


On voit que la fourniture (alternateur) ou l'absorption (moteur) de puissance active est liée au signe de sin (c'est à dire du déphasage de E par rapport à U) ce qu'on avait déjà montré précédemment.

propriétés du moteur synchrone

stabilité limitée : 0 < < /2 un ralentissement correspond à une augmentation du couple moteur, c'est le régime stable. Précisons que correspond à décalage mécanique vu dans le chapitre précédent.

/2 < < le ralentissement se traduit par une diminution du couple donc marche instable.

Si on augmente progressivement la charge on voit que le moteur ne décrochera que lorsque le couple résistant dépassera le couple maxi.

Par contre si on affecte le moteur d'une surcharge brutale que se passera-t-il? Supposons un moteur bipolaire, alors et sont identiques. Initialement le point de fonctionnement est P1 et on devrait du fait de la surcharge atteindre P2. Pour ce faire la roue polaire ralentit et perd une énergie cinétique



Au delà du décalage 2 le couple moteur devient supérieur au couple résistant et dès lors tout en restant au dessous de la vitesse de synchronisme la roue polaire reprend de la vitesse, elle ne devient supérieure à la vitesse de synchronisme que lorsqu'elle a repris l'énergie égale à W1. Energies qui sont représentées graphiquement par les aires en rouge. En conséquence on voit qu'en cas de surcharge brusque la roue polaire peut dépasser sans décrochage le point correspondant au couple maxi. La limite de stabilité dynamique correspond au point P' car au delà il est impossible d'avoir Cm> Cr et donc de retrouver la vitesse d'équilibre. Mais le risque de décrochage est plus grand dans ce cas puisqu'il peut être atteint avec Cr< Cm.

Pour éviter ce risque on a intérêt à augmenter l'excitation, ce qui augmente E et donc la marge de sécurité. De même on a intérêt à augmenter l'entrefer ce qui réduit L. En effet P = EUsin/ L est maximum pour sin = 1, on voit donc l'utilité de réduire L = F/I et donc le flux (qui dépend de la réluctance et donc de l'entrefer).

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