ELEC 2753 Electrotechnique

La machine synchrone fait partie, comme la machine asynchrone, de la famille des machines à champ tournant.
Cela signifie que l'on peut décrire l'essentiel de son comportement dans le cadre d'un modèle qui suppose que, en régime permanent, le champ magnétique présent dans la machine

• est une fonction périodique de la coordonnée angulaire (on suppose ici que l'on a affaire à une machine rotative),
• reste constant, à une rotation d'ensemble près.

La périodicité du champ est de 360°/p , où p est un nombre entier appelé "nombre de paires de pôles".

Ce champ est mobile par rapport à un système d'enroulements (normalement situé au stator) que l'on appelle "induit" mais, contrairement à ce qui se passe dans les machines asynchones, il est fixe par rapport à l'autre partie de la machine (normalement le rotor) que l'on appelle "inducteur". Le flux magnétique des enroulements statoriques est donc, comme pour la machine asynchrone, une fonction périodique du temps (que l'on supposera sinusoïdale). Ces enroulements sont le siège de tensions alternatives.
Par contre, le ou les enroulements rotoriques sont le siège d'un flux constant. Il ne peut donc y avoir, en régime, de tension induite dans les enroulements du rotor.

Nous allons examiner à l'aide de quelques exercices les implications de cette structure.

Exercice proposé S06-1 : Structure des phases.

Exercice proposé S06-2 : Lien entre les nombres de pôles et de phases.

Exercice proposé S06-3 : Lien entre les nombres de pôles du stator et du rotor.

Exercice proposé S06-4 : Structure du rotor.

Les enroulements statoriques sont le siège de flux alternatifs, et donc aussi de tensions induites alternatives, dont la fréquence est égale au produit du nombre de paires de pôles p de la machine par la vitesse du champ tournant par rapport au stator.

Pour que la puissance électrique échangée par un enroulement soit en moyenne non nulle, il faut que les courants aient la même fréquence que les tensions. La même condition est aussi nécessaire pour que ces courants puissent contribuer à la "création" du champ tournant. Il n'y a donc idéalement, en régime permanent, qu'une seule fréquence électrique statorique w_s.

La vitesse de rotation du champ magnétique par rapport au stator (que l'on avait appelée vitesse de synchronisme dans le cas de la machine asynchrone) est donc donnée par

(S06-1) vitesse du champ = w_s/p .

Par contre, le champ tournant doit être immobile par rapport au rotor. La vitesse de rotation du rotor, qui n'est autre que la vitesse mécanique de rotation w_m, doit donc en régime être strictement égale à la vitesse (S06-1) du champ, soit

(S06-2) w_m = w_s /p

Par ailleurs, la fréquence électrique rotorique doit être nulle, ce qui signifie entre autres que le rotor, s'il est alimenté électriquement, doit l'être en courant continu (DC).

(S06-3) w_r = 0

Exercice proposé S06-5 : Utilisation d'un moteur asynchrone en tant que machine synchrone.

Dernière mise à jour le 14-02-2003