Machines synchrones - Excitation

Les machines électriques synchrones qui convertissent l’énergie mécanique en énergie électrique (alternateurs) ou vice versa (moteurs synchrones) nécessitent une alimentation en courant continu de leur inducteur ou système d’excitation. En outre, l’existence de ce dispositif permet, suivant les cas, de régler la tension ou la puissance réactive de la machine synchrone. Les performances obtenues doivent être en accord avec les conditions d’exploitation de la machine, en particulier les protections de la machine synchrone elle-même et, éventuellement, celles du réseau électrique auquel elle est reliée.

Le comportement vis-à-vis des petites perturbations dépend principalement de la présence ou de l’absence d’une machine amplificatrice intermédiaire à flux variable, excitatrice à courant continu ou alternateur-excitateur, et de la conception du régulateur qui lui est associé.

Le comportement vis-à-vis des grandes perturbations dépend, lui, principalement de la source de puissance du système d’excitation. Une source réellement indépendante des perturbations subies par la machine synchrone peut être obtenue d’un alternateur à aimants permanents monté sur la ligne d’arbre, mais cela implique l’utilisation d’une machine amplificatrice intermédiaire et reste limité aux machines de plus petite puissance. Une auto-alimentation à dérivation pure est la plus facile et la plus économique à réaliser, mais ses performances dépendent directement des perturbations subies par la machine synchrone. Enfin, de nombreuses combinaisons d’auto-alimentation compound permettent d’obtenir un bon comportement de la machine synchrone en régime perturbé, au prix d’une conception plus complexe et également d’un coût plus élevé.

Le dimensionnement des systèmes d’excitation doit également prendre en compte les contraintes de tenue en tension et de tenue en courant correspondant à leurs conditions d’utilisation.