T.P 6 : Etude de l’alternateur triphasé
T.P 6: Accrochage de l'alternateur triphasé au réseau
I. But :
Accrocher l’alternateur triphasé au réseau triphasé 380V-50Hz,
Tracer la caractéristique de Mordey I = f(Ie), pour une puissance de charge constante et pour différentes charges (R, L, C).
II. Alternateur couplé sur le réseau : 1. Réseau puissant:
Un réseau est dit puissant, lorsqu’il impose sa valeur efficace ainsi que sa fréquence, quel que soit le type de charge qui est lui connecté.
2. Condition de couplage:
Le réseau dispose d’un système de tensions triphasées sinusoïdales (vR, vS, vT); Alors que la génératrice fournie aussi un système de tension triphasé sinusoïdale (v1, v2, v3),
Au moment du couplage:
Il faut que deux tensions homologues possèdent la même fréquence et la même tension efficace, alors que leur décalage angulaire doit être nul.
En effet on a :
Coté réseauvR V. 2.sin(2.f.t).
Coté alternateurv1V'. 2.sin(2..f.tβ).
V = V', f = f’ et = 0.
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3.Manœuvre de couplage
Réaliser le schéma de montage de la figure ci-dessous.
Mode opératoire :
Egalité des fréquences: Mise en vitesse et réglage par action sur le courant d’excitation du moteur d’entraînement (Me ), ns = 1500 tr/min.
Egalité des tensions: se fait par action sur l’excitation du rotor (roue polaire) tel que V=V’.
Concordance, ordre de successions des phases: à l’aide des dispositifs de contrôle à lampe électrique, (synchroscope, synchrone-coupleurs automatiques).
Couplage: à l’excitation des lampes à feux « battantes » le couplage est correct si l’ampèremètre v1
v3
v2 vS
vT
vR
s
Ie
Ue
Me
~ 3 Reseau v1
v3
v2
vS
vT
vR
~ 3 .S G
s
Me
v1
vR
~ 3 .S G Ie
Ue
A Rh
V A
V V' V
K
L1
L2
L3
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III. Fonctionnement après couplage
La vitesse de synchronisme de la machine couplée au réseau reste rigoureusement constante car elle est imposée par la fréquence du réseau, et cela même si l’on intervient sur le courant d’excitation du moteur d’entraînement.
1.Fonctionnement à vide
Au synchronisme en marche à vide, après couplage sur le réseau, la machine synchrone ne reçoit et ne fournit aucune puissance. Le couple utile du moteur d’entraînement (Me) est presque nul (si on néglige les pertes à vide), Du fait de la réversibilité de la machine synchrone, on peut obtenir deux types de fonctionnement.
2.Fonctionnement en charge de la génératrice synchrone Elle fournit de l’énergie au réseau :
En charge active:
On règle la puissance utile du moteur d’entraînement par action sur son courant d’excitation (sa tension d’alimentation), on obtient un réglage de la puissance active de la génératrice synchrone, donc le courant Ia (active) varie mais le courant Ir (réactive) reste constant.
Remarque : si le courant d’excitation du moteur d’entraînement diminue ( la vitesse reste constante puisqu’elle est imposée par le réseau ); ce qui provoque une augmentation du son courant actif Ia de l’alternateur.
En charge réactive:
On règle le courant d’excitation dans la roue polaire de l’alternateur, on obtient donc un réglage de la puissance et du courant réactif, mais à puissance et courant actif, constants.
Le fonctionnement est stable quand la machine et surexcité (pour les faibles courants d’excitations, risque d’emballement du moteur (Me).
3.Fonctionnement en moteur synchrone
Si l’excitation de moteur d’entraînement augmente, on a donc sa f.é.m. augmente alors que son courant s’annule et change de signe, donc changement de sens et transfert de l’énergie du réseau alternatif au réseau contenu.
On débranche le moteur d’entraînement de sa source d’alimentation contenue.
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Mise en équations:
Le moteur synchrone peut être modélisé par le schéma équivalant d’une phase statorique:
L’équation de ce circuit est : (VEjXs.I).
Diagramme et courbes de Mordey :
On voit d’après ce diagramme qu’il y a échange d’énergie réactive entre le moteur et le réseau.
Pour une puissance utile constante (donc pour une puissance active constante donc aussi pour un courant actif constant ou couple constant).
On sait que : P=3√3UIcosφ=√3UIa= TeΩs =η. Pu
I
V
Ev
jXs
Cte
P I
. Xs Ev
Q V
P 0
I
I 0
Ie
Ue
Cte
P
U2
V2
W2
s
A
) cos(
~ 3 Charge
~ 3 MS
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Pour un courant de charge I, le moteur peut soit fournir ou recevoir l’énergie réactive (Q>0 ou Q<0 ) cela fait par action sur le courant d’excitation (Ie).
Les courbes de Mordey, ces sont les courbes qui représentent la réaction du courant d’excitation dans la roue polaire (Ie) en fonction du courant d’une phase statorique (I)
(A) Ie I(A)
P1
P2
P0
0
0 0
Q
surexcité Moteur
sousexcité Moteur
0 0
Q
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Schéma de montage de la machine fonctionne en moteur:
nN
n
A
Rh
Ie
Ue
A
~ 3 Réseau
~ 3 GS
V
A A
continu courant à Charge Im
Rh A
M
M
L E
V
A
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Questions:
Apres avoir accroché la machine au réseau on veut qu’elle fonctionne en moteur.
1. Pour une charge résistive à courant continu, et pour une puissance constante, relever et tracer la caractéristique I=f(Ie):
Ie(A) I(A)
2. Pour une charge inductive à courant continu, et pour une puissance constante, relever et tracer la caractéristique I=f(Ie) :
Ie(A) I(A)
3. Pour une charge capacitive à courant continu, et pour une puissance constante, relever et tracer la caractéristique I=f(Ie) :
Ie(A) I(A)
