Machines électriques tournantes : conception, dimensionnement, fonctionnement

Auteur(s) :

Laporte, Bernard (1944-....) Découvrir l'auteur

Résumé

Introduction aux machines électriques tournantes et à l'élaboration des outils nécessaires à leur conception, leur dimensionnement et à leur modélisation externe.

Éditeur(s)
- Ellipses
Date
- DL 2007
Notes
- La p. de titre et la couv. portent en plus : "électrotechnique"
- Bibliogr. p. 367-368. Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (VIII-370 p.) : ill., couv. ill. ; 26 cm
Collections
- Technosup (Paris)
Sujet(s)
- Machines électriques
ISBN
- 978-2-7298-3658-0
Indice
- 621.33 Transformateurs et machines électriques, traction électrique
Quatrième de couverture
- L'ouvrage : niveau B-C (IUP - Licence - Écoles d'ingénieurs - Master)
  L'ouvrage revient aux notions fondamentales, pour introduire les machines électriques tournantes et pour élaborer les outils nécessaires à leur conception, leur dimensionnement et leur modélisation externe.
  Parmi les nombreux points abordés, une place importante est accordée à la conception optimale de pôles à aimants, à la conception des enroulements des machines à courant alternatif, au projet de dimensionnement des machines et aux différentes formulations en régime quelconque.
  Les quatre derniers chapitres sont consacrés aux principales machines électriques. Ils constituent chacun un exposé autonome, fournissant, pour la machine considérée, les équations instantanées, puis en régime établi, la mise en oeuvre, les essais et les performances.
  C'est un ouvrage de référence pour l'enseignement des machines électriques en Master et en Ecoles d'ingénieurs. Il devrait trouver un bon accueil auprès des constructeurs et auprès de tous ceux qui, s'intéressant de près ou de loin aux machines électriques, souhaitent bénéficier d'un point de vue assez novateur.
Tables des matières
- - Électrotechnique
  - Machines électriques tournantes
  - Conception, dimensionnement, fonctionnement
  - Bernard Laporte
  - ellipses
  - I Notions préliminaires1
  - I.1 Rappels sur le champ électromagnétique1
  - I.1.1 Champ électromagnétique1
  - I.1.2 Champs dans les matériaux2
  - I.1.3 Les formulations intégrales3
  - I.1.4 Les potentiels de (...) et (...)4
  - I.1.5 Autres potentiels6
  - I.1.6 Changement de référentiel6
  - I.1.7 Les conditions sur les surfaces de séparation des milieux6
  - I.1.8 Approximation des états quasi-stationnaires9
  - I.2 L'énergie électromagnétique11
  - I.2.1 Le théorème de Poynting11
  - I.2.2 La définition de l'énergie électromagnétique12
  - I.2.3 L'énergie électrostatique d'un ensemble de conducteurs chargés13
  - I.2.4 L'énergie magnétique d'un ensemble de circuits alimentés14
  - I.2.5 Le bilan actif15
  - I.2.6 La puissance réactive16
  - I.3 Les simplifications en 2 dimensions20
  - I.3.1 Problèmes à symétrie cylindrique20
  - I.3.2 Problèmes à symétrie de révolution25
  - I.4 Les alimentations polyphasées28
  - I.4.1 Alimentation monophasée28
  - I.4.2 Alimentation diphasée29
  - I.4.3 Alimentation triphasée31
  - I.4.4 Alimentation polyphasée34
  - II La conversion électromécanique35
  - II.1 Tenseur des contraintes de Maxwell35
  - II.1.1 Cas de l'électrostatique36
  - II.1.2 Cas de la magnétostatique36
  - II.2 Les forces par déplacement virtuel37
  - II.2.1 Cas de l'électrostatique37
  - II.2.2 Cas de la magnétostatique41
  - II.3 Quelques exemples44
  - II.3.1 Action d'une bobine sur un corps à propriétés électromagnétiques44
  - II.3.2 Force sur un conducteur dans une encoche47
  - II.3.3 Ligne monophasée49
  - II.3.4 Ligne monophasée et mur ferromagnétique51
  - II.3.5 3 conducteurs en positions symétriques52
  - II.3.6 Déformation d'une spire torique54
  - II.3.7 Expérience de Thomson57
  - II.3.8 Force électrostatique entre conducteurs60
  - II.4 Convertisseur comportant un seul circuit64
  - II.4.1 Considérations générales64
  - II.4.2 Description du cycle à puissance mécanique maximale66
  - II.4.3 Alimentation par un onduleur de tension69
  - II.4.4 Alimentation par un courant à variation sinusoïdale par rapport au temps70
  - II.4.5 Conclusions74
  - III Généralités75
  - III.1 Classement des machines électriques75
  - III.1.1 Description simplifiée75
  - III.1.2 Critère de conversion continue d'énergie électrique en énergie mécanique76
  - III.1.3 Classement des machines électriques76
  - III.2 Description en champs et densités85
  - III.2.1 Le calcul du couple par h_rb_n85
  - III.2.2 Considérations sur la nature des forces dans les machines électriques86
  - III.2.3 Examen du critère de conversion continue. Conséquences sur la conception des machines électriques90
  - III.3 Description en termes de circuits couplés94
  - III.3.1 Cas général et modèles linéaires95
  - III.3.2 Cas des machines à courant alternatif96
  - III.3.3 Machines à collecteur101
  - IV Les inducteurs103
  - IV.1 Inducteurs ferromagnétiques103
  - IV.1.1 Cas des machines synchrones103
  - IV.1.2 Cas des machines à collecteur103
  - IV.2 Inducteurs à aimants104
  - IV.2.1 Détermination analytique de l'induction105
  - IV.3 Les couples fluctuants110
  - IV.3.1 Inducteurs ferromagnétiques excités110
  - IV.3.2 Inducteurs à aimants radiaux112
  - IV.4 Applications à des machines à aimants114
  - IV.4.1 Machines à commutation114
  - IV.4.2 Machines synchrones116
  - IV.4.3 Le problème des extrémités117
  - V Réalisation des machines à courant alternatif119
  - V.1 Densité superficielle de courant119
  - V.1.1 Densité superficielle de courant119
  - V.1.2 Force magnétomotrice d'entrefer121
  - V.2 Les facteurs de bobinage122
  - V.2.1 Cas d'une encoche isolée123
  - V.2.2 Cas d'une bobine diamétrale125
  - V.2.3 Cas d'une bobine raccourcie126
  - V.2.4 Association de deux bobines raccourcies en opposition126
  - V.2.5 Distribution d'un motif127
  - V.2.6 Facteur d'inclinaison129
  - V.3 Généralisation du facteur de bobinage130
  - V.3.1 Bobine130
  - V.3.2 Cas des encoches régulièrement réparties sur 2pi131
  - V.3.3 Lien avec la transformation de Fourier discrète131
  - V.3.4 Utilisation de la matrice de connexion132
  - V.4 Enroulements polyphasés133
  - V.4.1 Enroulement diphasé133
  - V.4.2 Enroulement triphasé137
  - V.4.3 Expression de la densité dans le repère rotorique142
  - V.4.4 Alimentation double étoile décalée de 30°143
  - V.5 Généralités sur les enroulements triphasés144
  - V.5.1 Les 2 principaux types d'enroulement145
  - V.5.2 Le tableau de bobinage145
  - V.5.3 Faisabilité d'un enroulement triphasé de polarité p147
  - V.6 Enroulements à q entier148
  - V.6.1 Représentation frontale développée149
  - V.6.2 Représentation frontale effective149
  - V.6.3 Les facteurs de bobinage en triphasé pour q entier149
  - V.7 Enroulements à q fractionnaire151
  - V.7.1 Analyse du problème, détermination des sections élémentaires151
  - V.7.2 Conception du bobinage152
  - V.7.3 Exemples157
  - V.8 Forces électromotrices et couple164
  - V.8.1 Force électromotrice induite dans une bobine quelconque par un champ tournant165
  - V.8.2 Machine triphasée dans le cas p = r167
  - V.8.3 Machine triphasée dans le cas général169
  - V.8.4 Les harmoniques du couple dans le cas du moteur à induction170
  - V.9 Quelques études annexes aux enroulements171
  - V.9.1 Recherche d'une bobine monophasée idéalisée171
  - V.9.2 Conception de l'enroulement d'excitation d'un turboalternateur173
  - V.9.3 Alimentation double étoile par deux onduleurs de courant176
  - V.9.4 Le problème des têtes de bobines en simple couche178
  - V.9.5 Les harmoniques de denture179
  - V.9.6 Le rampement des moteurs à induction181
  - V.9.7 Enroulements ondulés186
  - VI Réalisation des machines à collecteur189
  - VI.1 La réaction d'induit189
  - VI.2 La commutation190
  - VI.2.1 Analyse globale193
  - VI.2.2 Une modélisation simplifiée193
  - VI.3 Courant de circulation dans l'induit197
  - VI.3.1 Analyse harmonique du problème197
  - VI.3.2 Simulation de la f.é.m. induite200
  - VI.3.3 Application à une petite machine à aimants201
  - VI.4 Principes généraux sur les enroulements en tambour201
  - VI.4.1 La connexion des bobines au collecteur202
  - VI.4.2 Les deux modes d'enroulement203
  - VI.4.3 Représentation des enroulements204
  - VI.5 Enroulements imbriqués205
  - VI.5.1 y_c = 1 : enroulement imbriqué « parallèle simple »207
  - VI.5.2 y_c = m : enroulement imbriqué « parallèle multiple »208
  - VI.5.3 Remarques sur la commutation des enroulements imbriqués209
  - VI.5.4 Cas où il existe 2_s faisceaux par encoche212
  - VI.6 Enroulements ondulés212
  - VI.6.1 m=±1 : enroulement ondulé « série »213
  - VI.6.2 |m| > 1 : enroulement ondulé « série parallèle »214
  - VI.6.3 Cas où il existe 2_s bobines par encoche218
  - VI.7 Compléments sur les enroulements d'induit218
  - VI.7.1 Enroulements mixtes218
  - VI.7.2 Expression générale de la f.é.m. et du couple220
  - VI.7.3 Les connexions équipotentielles221
  - VII Dimensionnement des machines électriques223
  - VII.1 Les principes généraux du dimensionnement223
  - VII.1.1 L'expression de la puissance mécanique223
  - VII.1.2 Le choix de B225
  - VII.1.3 Le choix de H225
  - VII.1.4 Un critère thermique simplifié226
  - VII.1.5 L'estimation des pertes227
  - VII.2 Petit moteur à aimants et à collecteur228
  - VII.2.1 Considérations générales228
  - VII.2.2 Exemple de calcul d'un moteur de 300 W232
  - VII.3 Moteur à induction234
  - VII.3.1 Définition du stator234
  - VII.3.2 Définition de l'entrefer et de l'induit235
  - VII.3.3 Application à un moteur tétrapolaire de 200 kW240
  - VII.4 Machine à aimants et à commutation de courant241
  - VII.4.1 Choix de la polarité et du nombre d'encoches241
  - VII.4.2 Choix des aimants et champ résultant242
  - VII.4.3 Détermination de R et L_u243
  - VII.4.4 Conclusion du dimensionnement243
  - VII.4.5 Application à un moteur de 3 kW à 2 000 tr/mn244
  - VIII Les machines à induction245
  - VIII.1 Principes245
  - VIII.1.1 Conception des moteurs à induction247
  - VIII.1.2 Les modèles d'étude249
  - VIII.2 Machine à induction triphasée, à rotor bobiné250
  - VIII.2.1 La matrice inductance250
  - VIII.2.2 Propriétés de la matrice P(thêta)251
  - VIII.2.3 Les équations en régime quelconque254
  - VIII.2.4 Fonctionnement en régime triphasé équilibré258
  - VIII.2.5 Régime déséquilibré du moteur à induction278
  - VIII.3 Moteur à induction triphasé à rotor à cage279
  - VIII.3.1 La matrice inductance281
  - VIII.3.2 Propriétés des matrices P(thêta) et ^tP(thêta)282
  - VIII.3.3 Les équations instantanées en variables statoriques285
  - VIII.3.4 Régime triphasé équilibré287
  - VIII.4 Mise en oeuvre des machines à induction triphasées289
  - VIII.4.1 Les essais du moteur à induction289
  - VIII.4.2 Le démarrage des moteurs à induction triphasé290
  - VIII.4.3 Le freinage des moteurs292
  - VIII.4.4 Fonctionnement en génératrice293
  - VIII.4.5 Fonctionnement à fréquence variable294
  - VIII.5 Les moteurs à induction monophasés294
  - VIII.5.1 Les moteurs à induction diphasés295
  - VIII.5.2 Autres moteurs à induction monophasés301
  - IX Les machines synchrones à pôles lisses303
  - IX.1 Equations de fonctionnement304
  - IX.1.1 Les équations en régime quelconque304
  - IX.1.2 Les équations en régime triphasé équilibré306
  - IX.1.3 Bilan des puissances308
  - IX.1.4 Force électromotrice et schéma équivalent309
  - IX.1.5 Choix de l'origine des phases309
  - IX.1.6 Expression du couple en fonction de E, V et delta310
  - IX.1.7 Convention de signe « alternateur »310
  - IX.2 Fonctionnement à V constant311
  - IX.2.1 Diagramme des tensions311
  - IX.2.2 Stabilité314
  - IX.3 Machine synchrone en régime saturé317
  - IX.3.1 Méthode de Potier318
  - IX.3.2 Construction de Potier319
  - IX.3.3 Essais de la machine synchrone nécessaire à la détermination de mu et (...)320
  - IX.4 Mise en oeuvre des machines synchrones322
  - IX.4.1 Couplage d'une machine synchrone sur un réseau322
  - IX.4.2 Démarrage en asynchrone322
  - IX.4.3 Auto-excitation des alternateurs322
  - X Machines synchrones à pôles saillants325
  - X.1 Machine diphasée équivalente326
  - X.1.1 Bobines élémentaires et phases326
  - X.1.2 Bobines alpha et bêta équivalentes327
  - X.1.3 Transformation triphasée-diphasée pour l'ensemble de la machine328
  - X.2 Transformation de Park329
  - X.2.1 Changement de repère329
  - X.2.2 Résolution dans le domaine du rotor330
  - X.2.3 Calcul et transformation des flux330
  - X.2.4 Equations de Park331
  - X.3 Application à une machine à réluctance333
  - X.3.1 Modèle d'étude et expression des inductances333
  - X.3.2 Alimentation en courant334
  - X.3.3 Equations du moteur alimenté en tension335
  - X.3.4 Amorçage d'une machine à pôles saillants sur capacité339
  - X.4 Machine excitée340
  - X.4.1 Les équations électriques340
  - X.4.2 Les puissances et le couple341
  - X.4.3 Fonctionnement à tension constante342
  - X.4.4 Eléments sur la commande de ce type de moteur348
  - XI Les machines à collecteur349
  - XI.1 Modèles d'étude349
  - XI.1.1 Les circuits en présence349
  - XI.1.2 Le couple et la force électromotrice351
  - XI.1.3 Les équations électriques351
  - XI.1.4 La saturation352
  - XI.2 Fonctionnement en génératrice352
  - XI.2.1 Génératrice en excitation indépendante352
  - XI.2.2 Les génératrices auto-excitées353
  - XI.3 Les moteurs à courant continu355
  - XI.3.1 Condition de stabilité355
  - XI.3.2 Moteur à excitation indépendante355
  - XI.3.3 Moteur série357
  - XI.4 Moteur à collecteur monophasé359
  - XI.4.1 Principe359
  - XI.4.2 Adaptation du moteur série360
  - XI.4.3 Fonctionnement et performances361
  - XI.4.4 Utilisations du moteur série monophasé363
  - XI.5 Autres machines à collecteur363
  - XI.5.1 Modèle d'étude d'une machine à 2 paires de balais363
  - XI.5.2 Exemples364
  - XI.5.3 Le moteur à répulsion366
Origine de la notice:
- BNF