Machine synchrone
Table 5 (et 2) : fonctionnement en moteur
Objectifs
Fonctionnement sur réseau fixe (fréquence et valeur efficace des tensions statoriques) La machine utilisée est celle de la table n°2.
● Couplage d’une machine synchrone sur un réseau fixe en moteur asynchrone.
● Tracé des courbes de Mordey pour le tiers, les deux tiers et la totalité de la puissance nominale.
● Mettre en évidence l’influence de l’intensité d’excitation sur le décalage interne et la stabilité.
Fonctionnement sur variateur de vitesse
La machine utilisée est celle de la table n°5. Elle est pilotée par le variateur UMV4301 convenablement réglé.
● Tracer les caractéristiques n = f(C) et C = f(I) pour trois vitesses de rotation.
● Visualiser la tension et l’intensité pour une phase de la machine. Estimer le déphasage et observer son évolution en fonction de la charge mécanique.
● Observer l’évolution du décalage interne avec la charge à vitesse fixe.
Le compte rendu doit présenter
● Les schémas des montages utilisés (machines, alimentations, appareils de mesures, …) ainsi que les modes opératoires et les éventuelles précautions particulières.
● Tracer les diagrammes de Fresnel pour trois points de la courbe de Mordey « nominale » (voir les résultats de la table 3 pour les éléments du modèle équivalent). L’un des points doit correspondre à un comportement capacitif, un autre à un comportement inductif et le troisième à un comportement résistif. Comparer les résultats théoriques et expérimentaux et mettre en évidence les limites du modèle choisi. Retrouver l’influence des courants statoriques et du type de charge (résistive, résistive et inductive, …) sur l’état magnétique de la machine
● Comparer les caractéristiques obtenues avec le variateur avec celles des machines étudiées précédemment (machine à courant continu et machine asynchrone).
● Influence de l’intensité d’excitation sur le décalage interne et la stabilité
- Décrire précisément la méthode permettant d’observer l’évolution du décalage interne avec le couple sur l’arbre.
- Influence de l’intensité d’excitation sur cet angle et description du comportement de la machine à la limite de la stabilité. Comparer les fonctionnements obtenus avec le réseau fixe et le variateur.
Fonctionnement sur réseau fixe (fréquence et valeur efficace des tensions statoriques) La machine utilisée est celle de la table n°2.
Côté rotor, l’interrupteur à trois positions, permet de connecter l’enroulement d’excitation sur la résistance (fonctionnement en asynchrone) ou sur l’alimentation continue réglable (synchrone).
Voir le niveau 4 pour plus d’explications.
« Excitation » est entre guillemets car l’enroule- ment rotorique n’est pas ici alimenté.
Remarque (hors programme) :
Avec une résistance de 100 Ω aux bornes du rotor, la vitesse atteint presque 750 tr/min, c’est trop éloigné de 1500 tr/min pour pouvoir synchroniser le moteur.
La position 0 n’est pas indiquée sur le schéma…
ns est la vitesse de synchronisme, ici 1500 tr/min
En effet, pour réussir à synchroniser, la roue polaire doit être parcou- rue par un courant.
Pour plus d’explications, voir le cours niveau 3.
En fait, la puissance observée est la puissance sur l’arbre c'est-à-dire la puissance utile.
Une autre solution consis- te à diminuer le couple sur l’arbre.
La puissance utile serait supérieur à la puissance
L’indication de vitesse est celle du MOD’MECA, elle est légèrement erronée.
Courbes de Mordey
La courbe du haut (croix) correspond à la puissance la plus importante.
On observe un minimum d’intensité efficace statorique, il correspond à un comportement résistif (Ier pour l’intensité d’excitation).
Lorsque l’intensité d’excitation est inférieure à Ier, la machine consomme du réactif (effet démagnétisant). Si l’intensité d’excitation est supérieure à Ier
alors la machine fournit du réactif.
Pour les valeurs « faibles » du couple, il est possible de régler l’intensité d’excitation à moins de 0,7A sans que la machine cale.
L’arbre semble tourner en sens inverse car en fait, sa vitesse est imposée par la fréquence du réseau.
Il manque les trois diagrammes vectoriels tracés à partir du modèle du stator
Fonctionnement sur variateur de vitesse
La machine utilisée est celle de la table n°5. Elle est pilotée par le variateur UMV4301 convenablement réglé.
Caractéristiques de la machine utilisée
L’alimentation triphasée est fixe : 400 V entre phases et fréquence égale à 50 Hz.
La position de l’arbre de la machine est mesurée par un codeur dont les sorties sont reliées au variateur.
Mode opératoire : Version n°1
Version n°2 :
...
Courbes C = f(n)
Courbes C = f(I)
Ce qui permettrait de calculer la fréquence des tensions et intensités en sortie du variateur.
Visualisation de la tension et l’intensité pour une phase de la machine Mode opératoire
Observation n°1
Observation n°2
Les deux observations sont- elles cohérentes ? Et conforme avec le fonctionnement attendu du moteur autopiloté ?
« semble bouger » serait plus précis
Le moteur synchrone associé à l’onduleur (le variateur renferme un redresseur à diodes et un onduleur) se comporte comme une machine à courant continu. Le rôle du dispositif « balais – collecteur » de la machine à courant continu est tenu par l’onduleut.
