Machines électriques tournantes : de la modélisation matricielle à la mise en oeuvre

Auteur(s) :

Le Doeuff, René Découvrir l'auteur

Résumé

Présentation des machines tournantes, de leurs structures et de leur mise en oeuvre.

Autre(s) auteur(s)
- Zaïm, Mohammed El-Hadi
Éditeur(s)
- Hermès science publications-Lavoisier
Date
- cop. 2009
Notes
- Bibliogr. p. 265-266. Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (268 p.) : ill. ; 24 cm
Collections
- Sciences et technologies de l'énergie électrique
Sujet(s)
- Machines électriques
- Modèles mathématiques
ISBN
- 978-2-7462-1788-1
Indice
- 621.33 Transformateurs et machines électriques, traction électrique
Quatrième de couverture
- Les conditions d'utilisation et de mise en oeuvre des machines électriques sont en constante évolution : les génératrices s'adaptent aux nouvelles sources d'énergie et les moteurs sont associés à l'électronique de puissance et de commande, donnant des variateurs de vitesse utilisés dans tous les domaines de l'industrie, des transports et de la vie quotidienne.
  Illustré par des photographies venant d'industriels, cet ouvrage s'appuie sur une modélisation, sous forme matricielle, des équations des machines en grandeurs instantanées. Cette approche permet notamment de prendre en compte l'association des machines aux convertisseurs statiques. Les caractéristiques sont relatives à des machines réelles.
  Destiné aux élèves ingénieurs et aux étudiants en 2e cycle universitaire, il établit au préalable les équations générales de conversion d'énergie électromécanique, puis propose une mise en application de celles-ci aux machines synchrones, asynchrones et à courant continu pour déterminer leurs caractéristiques en régimes statiques ou variables. De récentes applications sont également abordées telles que les éoliennes, la propulsion électrique des navires, etc.
Tables des matières
- - Machines électriques tournantes de la modélisation matricielle à la mise en oeuvre
  - René Le Doeuff
  - Mohammed El-Hadi Zaïm
  - Hermes Science
  - Lavoisier
  - Avant-propos11
  - Chapitre 1. Principaux prérequis15
  - 1.1. Introduction15
  - 1.2. Grandeurs sinusoïdales15
  - 1.2.1. Grandeurs monophasées15
  - 1.2.1.1. Ecriture temporelle15
  - 1.2.1.2. Représentation vectorielle16
  - 1.2.1.3. Courants et tensions monophasés16
  - 1.2.1.4. Représentation complexe associée17
  - 1.2.2. Systèmes diphasés de tensions et de courants18
  - 1.2.3. Systèmes sinusoïdaux triphasés équilibrés19
  - 1.2.3.1. Expressions temporelles19
  - 1.2.3.2. Notations complexes associées21
  - 1.2.4. Systèmes sinusoïdaux triphasés déséquilibrés. Composantes symétriques de Fortescue22
  - 1.3. Electromagnétisme25
  - 1.3.1. Lois fondamentales25
  - 1.3.1.1. Equations de Maxwell25
  - 1.3.1.2. Théorème d'Ampère26
  - 1.3.1.3. Loi de Faraday26
  - 1.3.2. Matériaux et circuits magnétiques27
  - 1.3.2.1. Matériaux ferromagnétiques doux28
  - 1.3.2.2. Aimants permanents33
  - 1.3.3. Inductances36
  - 1.3.3.1. Inductances mutuelles36
  - 1.3.3.2. Inductances propres37
  - 1.3.3.3. Circuits couplés38
  - 1.3.3.4. Inductances, réluctances, perméances39
  - 1.3.4. Effet de peau ou effet Kelvin40
  - 1.3.5. Calcul des efforts par la méthode des travaux virtuels41
  - 1.3.5.1. Système monophasé41
  - 1.3.5.2. Généralisation. Systèmes polyphasés43
  - 1.3.5.3. Cas des systèmes linéaires45
  - 1.4. Electronique de puissance47
  - 1.4.1. Redresseurs et onduleurs assistés par la charge47
  - 1.4.1.1. Généralités47
  - 1.4.1.2. Ponts triphasés47
  - 1.4.1.3. Fonctionnement en onduleur des ponts de thyristors49
  - 1.4.2. Gradateurs51
  - 1.4.2.1. Gradateur monophasé51
  - 1.4.2.2. Gradateur triphasé53
  - 1.4.3. Hacheurs54
  - 1.4.3.1. Hacheur série54
  - 1.4.3.2. Hacheur parallèle (élévateur)54
  - 1.4.4. Cycloconvertisseurs55
  - 1.4.5. Onduleurs autonomes56
  - Chapitre 2. Généralités sur les machines tournantes59
  - 2.1. Introduction59
  - 2.2. Principales notations utilisées59
  - 2.3. Principe de la conversion d'énergie électromécanique61
  - 2.4. Conversion continue d'énergie64
  - 2.5. Pôles lisses et pôles saillants64
  - 2.6. Notion de pas polaire66
  - 2.7. Principe du couplage stator/rotor : la machine primitive67
  - 2.8. Pertes dans les machines76
  - 2.8.1. Pertes par effet Joule (ou « pertes Joule »)76
  - 2.8.2. Pertes électromagnétiques (ou « pertes fer »)76
  - 2.8.3. Pertes mécaniques76
  - 2.9. Grandeurs nominales77
  - 2.10. Convention générale de signes77
  - 2.11. Mise en équation matricielle des machines77
  - 2.11.1. Hypothèses de travail78
  - 2.11.2. Calcul du couple instantané78
  - 2.11.3. Conversion continue d'énergie dans les machines à pôles lisses80
  - 2.11.3.1. Couple instantané d'une machine à pôles lisses80
  - 2.11.3.2. Périodicités et pulsations81
  - 2.11.4. Conversion continue d'énergie dans les machines à pôles saillants82
  - 2.11.4.1. Couple d'une machine à pôles saillants82
  - 2.11.4.2. Périodicités et pulsations83
  - 2.11.4.3. Conversion continue d'énergie83
  - 2.12. Equation mécanique84
  - 2.13. Conclusion84
  - Chapitre 3. Machines synchrones85
  - 3.1. Introduction85
  - 3.2. Généralités et mise en équations de la machine synchrone à pôles lisses85
  - 3.2.1. Description générale85
  - 3.2.1.1. Principales notations utilisées86
  - 3.2.1.2. Représentation conventionnelle87
  - 3.2.1.3. Inductances et matrices de couplage87
  - 3.2.2. Pourquoi synchrone ?88
  - 3.2.3. Vitesses de rotation à fréquence donnée91
  - 3.2.4. Mise en équation de la machine synchrone à pôles lisses91
  - 3.2.4.1. Hypothèses de travail et conventions de signes91
  - 3.2.4.2. Calcul des flux par phase91
  - 3.2.4.3. Equation électrique de la machine synchrone93
  - 3.2.4.4. Schéma équivalent94
  - 3.3. Etude du fonctionnement de la machine synchrone en parallèle avec un réseau de puissance infinie95
  - 3.3.1. Diagramme des tensions95
  - 3.3.2. Graduation en P et Q du diagramme des tensions96
  - 3.3.3. Puissances internes97
  - 3.3.4. Stabilité de la machine synchrone101
  - 3.3.5. Courbes en V dites de « Mordey »106
  - 3.3.5.1. Courbe de Mordey pour P' = 0107
  - 3.3.5.2. Courbe limite de stabilité107
  - 3.3.5.3. Lieu des minima de courants d'induit108
  - 3.3.5.4. Cas général, P' (...) 0108
  - 3.3.6. Cas où la résistance R est négligeable109
  - 3.4. Eléments sur la machine synchrone à pôles saillants110
  - 3.4.1. Matrice de couplage et inductances111
  - 3.4.2. Calculs des flux112
  - 3.4.3. Equation électrique et diagramme des tensions116
  - 3.4.4. Calcul du couple et stabilité118
  - 3.5. Eléments sur les machines à aimants permanents120
  - 3.5.1. Machines à aimants déposés en surface120
  - 3.5.2. Machines à aimants insérés121
  - 3.5.3. Machines à aimants enterrés121
  - 3.5.4. Modélisation des machines à aimants124
  - 3.5.5. Modélisation de la machine lisse126
  - 3.5.5.1. Equation électrique de la machine synchrone127
  - 3.5.5.2. Détermination du flux créé par les aimants permanents129
  - 3.5.5.3. Détermination du couple électromagnétique131
  - 3.6. Alternateurs inversés132
  - 3.7. Mise en oeuvre des machines synchrones133
  - 3.7.1. Mise en oeuvre des moteurs synchrones133
  - 3.7.1.1. Moteur synchrone alimenté par un commutateur de courants133
  - 3.7.1.2. Alimentation par onduleur à MLI142
  - 3.7.2. Mise en oeuvre des alternateurs, fonctionnement en régime saturé143
  - 3.7.2.1. Analyse en régime linéaire143
  - 3.7.2.2. Considérations physiques à propos de la saturation144
  - 3.7.2.3. Méthode de Behn-Eschenburg148
  - 3.7.2.4. Méthode de Potier151
  - 3.8. Détermination expérimentale des paramètres155
  - 3.8.1. Machine à pôles lisses en régime linéaire155
  - 3.8.2. Machine à pôles lisses en régime saturé155
  - 3.8.3. Machine à pôles saillants156
  - Chapitre 4. Machines asynchrones159
  - 4.1. Introduction159
  - 4.2. Généralités160
  - 4.2.1. Structures160
  - 4.2.1.1. Le stator160
  - 4.2.1.2. Le rotor160
  - 4.2.1.3. L'entrefer161
  - 4.2.2. Principe de fonctionnement163
  - 4.3. Mise en équation164
  - 4.3.1. Principales notations164
  - 4.3.2. Conventions de signe et hypothèses de travail165
  - 4.3.3. Représentation conventionnelle165
  - 4.3.4. Etude des flux166
  - 4.3.5. Equations électriques169
  - 4.3.6. Changement de convention de signe170
  - 4.4. Schémas équivalents170
  - 4.5. Couple de la machine asynchrone173
  - 4.5.1. Couple instantané173
  - 4.5.2. Etude du transfert d'énergie174
  - 4.5.3. Expression du couple électromagnétique en fonction du glissement175
  - 4.6. Etude de la stabilité178
  - 4.7. Diagramme de Blondel180
  - 4.7.1. Généralités180
  - 4.7.2. Graduation en g et en 1/g du cercle181
  - 4.7.3. Diagramme simplifié de Blondel183
  - 4.7.3.1. Généralités183
  - 4.7.3.2. Tracé du cercle183
  - 4.7.3.3. Interprétation du diagramme184
  - 4.8. Caractéristiques de la machine asynchrone187
  - 4.9. Mise en oeuvre191
  - 4.9.1. Fonctionnement moteur191
  - 4.9.1.1. Alimentation à tension et fréquence constantes191
  - 4.9.1.2. Alimentation à tension variable et fréquence fixe196
  - 4.9.1.3. Alimentation à fréquence et tension variables197
  - 4.9.2. Fonctionnement en génératrice201
  - 4.9.2.1. Génératrice asynchrone en parallèle sur un réseau201
  - 4.9.2.2. Génératrice autonome : auto-amorçage sur condensateurs203
  - 4.9.2.3. Machine asynchrone doublement alimentée206
  - 4.9.3. Moteur asynchrone monophasé208
  - 4.9.3.1. Structure208
  - 4.9.3.2. Mise en équation209
  - 4.9.3.3. Calcul du courant statorique209
  - 4.9.3.4. Impédances directe et inverse de la machine asynchrone211
  - 4.9.3.5. Couple de la machine asynchrone monophasée211
  - 4.9.3.6. Moteur monophasé à condensateur213
  - 4.10. Principe de détermination expérimentale des paramètres215
  - 4.10.1. Cas des machines à rotor bobiné216
  - 4.10.2. Cas des machines à cage216
  - Chapitre 5. Machines à courant continu219
  - 5.1. Introduction219
  - 5.2. Principales notations utilisées219
  - 5.3. Structure des machines à courant continu220
  - 5.3.1. Constitution220
  - 5.3.2. Etude de l'inducteur224
  - 5.3.3. Etude de l'induit224
  - 5.4. Equations des machines à courant continu233
  - 5.4.1. Hypothèses et conventions233
  - 5.4.2. Mise en équation233
  - 5.4.3. Détermination des paramètres237
  - 5.4.3.1. Mesure des résistances237
  - 5.4.3.2. Mesure de M237
  - 5.5. Moteur à excitation séparée238
  - 5.5.1. Généralités238
  - 5.5.2. Caractéristiques externes240
  - 5.5.2.1. Caractéristique I₂ = f(gamma) à U et I₁ constants240
  - 5.5.2.2. Caractéristique oméga = f(gamma) à U et I₁ constants240
  - 5.5.2.3. Caractéristique oméga = f(U) à gamma et I₁ fixés241
  - 5.5.2.4. Caractéristique I₂ = f(U) à gamma et I₁ fixés242
  - 5.5.2.5. Caractéristique I₂ = f(I₁) à gamma et U fixés242
  - 5.5.2.6. Caractéristique oméga = f(I₁) à gamma et U fixés243
  - 5.5.3. Récupération d'énergie : fonctionnement en génératrice244
  - 5.5.3.1. Fonctionnement à U et oméga fixées246
  - 5.5.3.2. Fonctionnement à tension variable247
  - 5.6. Moteur à excitation série248
  - 5.6.1. Généralités248
  - 5.6.2. Caractéristiques externes249
  - 5.6.2.1. Caractéristique I(gamma) à U = constante249
  - 5.6.2.2. Caractéristique oméga = f(gamma) à U fixée250
  - 5.6.2.3. Caractéristique oméga = f(U) à gamma constant251
  - 5.6.2.4. Caractéristique I = f(U) à gamma constant251
  - 5.7. Cas particulier du moteur série : le moteur universel252
  - 5.8. Phénomènes de commutation252
  - 5.9. Saturation et réaction d'induit256
  - 5.10. Mise en oeuvre des moteurs à courant continu257
  - 5.10.1. Mise en oeuvre à tension constante257
  - 5.10.1.1. Démarrage du moteur à excitation séparée257
  - 5.10.1.2. Cas particulier du moteur à excitation séparée : le moteur shunt260
  - 5.10.1.3. Démarrage du moteur série261
  - 5.10.2. Mise en oeuvre actuelle des moteurs à courant continu261
  - 5.10.2.1. Mise en oeuvre du moteur à excitation séparée261
  - 5.10.2.2. Mise en oeuvre du moteur série262
  - Bibliographie265
  - Index267
Origine de la notice:
- BNF