Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Des machines synchrones occupent une place croissante tant en génération d’énergie qu’en actionnement. Il existe des structures variées, avec des modes de fonctionnement diversifiés. Cette diversité a conduit à des approches d’analyse de comportement historiquement variées. Mais on peut mettre en parallèle des approches pour comprendre qu’il y a finalement peu de différences entre ces fonctionnements qui ont longtemps semblé si éloignés.
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Certain synchronous machines play an increasing part both for the generation of energy and actuation. Varied structures exist with diverse operating modes. Such diversity has led to varied behavior analysis over time. However, certain approaches can be paralleled in order to understand that these operating modes which had seemed to be so different for such a long time are in fact quite similar.
Auteur(s)
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Hamid BEN AHMED : Maître de conférences à l’ENS Cachan – Antenne de Bretagne - Chercheur au laboratoire SATIE (UMR CNRS 8029)
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Nicolas BERNARD : Maître de conférences à l’IUT de Saint-Nazaire - Chercheur au laboratoire IREENA
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Gilles FELD : Professeur agrégé à l’ENS Cachan
-
Bernard MULTON : Professeur des universités à l’ENS Cachan – Antenne de Bretagne - Chercheur au laboratoire SATIE (UMR CNRS 8029)
INTRODUCTION
Des machines synchrones occupent une place croissante tant en génération d’énergie qu’en actionnement. Même si leurs structures sont variées , elles constituent une famille étendue aux caractéristiques voisines et, si leurs modes de fonctionnement sont également diversifiés, leurs comportements peuvent être décrits à partir des modélisations présentées dans les dossiers et de cette série. Pour mettre en évidence cette diversité des modes de fonctionnement des machines synchrones, citons le fonctionnement à fréquence et tension fixes en situation de couplage à un réseau de grande puissance (générateur ou moteur), la génération d’énergie à vitesse fixe (régulée) ou à vitesse variable (alternateurs automobiles, éoliennes, etc.) et l’actionnement contrôlé où le régime autopiloté est souvent indispensable. Cette diversité a conduit à des approches d’analyse de comportement historiquement variées. Nous proposons ici de les mettre en parallèle et de les rapprocher dans un dossier unique afin de bien comprendre qu’il y a finalement peu de différences entre ces fonctionnements qui ont longtemps semblé si éloignés.
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Principaux modes de fonctionnement
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4. Fonctionnement en vitesse variable
Dans le domaine des très fortes puissances, la machine synchrone reste dédiée à la production d’électricité, donc pour un fonctionnement à vitesse fixe. Pour les petites et moyennes puissances, on l’utilise plutôt, en mode de fonctionnement moteur à vitesse variable bien entendu parfaitement capable de réversibilité. Si dans les deux cas, les principes physiques mis en jeu ainsi que leur modélisation sont identiques, leurs commandes, en revanche, sont différentes.
Comme nous venons de le voir, une machine couplée au réseau travaille à tension et fréquence fixes et l’on peut dire, d’une manière simpliste, que l’on ne gère que les transferts de puissance dans les limites de stabilité imposées. En mode de fonctionnement moteur, en revanche, les profils de vitesse et de couple sont variables, les dynamiques et la précision sont élevées. Enfin, les techniques de commande numérique permettent une meilleure optimisation énergétique par un ajustement des paramètres de contrôle.
On utilisera dans ce paragraphe la convention moteur, plus naturelle pour le type de fonctionnement étudié.
4.1 Fonctionnement non autopiloté
Afin de limiter notre étude, nous supposons que la machine est à pôles lisses avec une alimentation parfaitement contrôlée en courant (impératif en fonctionnement moteur, sauf pour quelques cas rares de petits moteurs, de quelques dizaines de W, pour lesquels les effets résistifs sont prédominants par rapport aux effets inductifs et où une alimentation directe en tension est possible). Dans la pratique, l’alimentation en courant est obtenue à partir d’une source de tension (onduleur à modulation de largeur d’impulsion MLI) contrôlée en courant.
La variation de la vitesse de la machine est obtenue directement par le réglage de la fréquence et de l’amplitude des courants statoriques. Or, sans autopilotage, les variations sont sources d’oscillations et d’instabilité.
HAUT DE PAGE
Les notions de stabilité évoquées précédemment pour un fonctionnement couplé au réseau restent valables pour une alimentation en courant. Cependant, l’angle interne n’est plus un paramètre...
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Fonctionnement en vitesse variable
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GUILBERT (A.) - Machines synchrones - . Dunod, 1965.
-
(2) - SÉGUIER (G.), NOTELET (F.) - Électrotechnique industrielle - . Lavoisier, 2000.
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(3) - MILLER (T.J.E.) - Brushless Permanent-Magnet and Reluctance Motors Drives - . Oxford Science Publications, 1993.
-
(4) - GIERAS (J.F.) - Permanent Magnet Motor Technology : Design and Applications - . Marcel Dekker Inc., 1997.
-
(5) - GRENIER (D.), LABRIQUE (F.), BUYSE (H.), MATAGNE (E.) - Électromécanique : convertisseurs d’énergie et actionneurs - . Dunod, 2001.
-
(6) - LACROUX (G.) - Les actionneurs électriques pour la robotique et les asservissements - . Lavoisier, Tec&Doc, 1994.
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