Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Pierre WETZER : Ingénieur de l’École nationale supérieure d’électricité et de mécanique de Nancy (ENSEM) - Responsable support technique - European Gas Turbines (EGT), division Régulation et contrôle
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Lire l’articleINTRODUCTION
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.
Cet article reprend de larges extraits de l’ancien texte rédigé par Philippe BARRET.
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Détermination des systèmes compound
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2. Description des différentes sortes de sources de puissance
2.1 Généralités
Pour fournir le courant continu d’excitation d’une machine synchrone, il est nécessaire de disposer d’une source de tension continue, variable dans d’assez larges proportions, puisque, entre le fonctionnement à vide et le fonctionnement en régime nominal, le courant d’excitation d’une machine à pôles saillants varie environ du simple au double et, dans le cas d’une machine à entrefer constant, il peut varier environ du simple au triple.
Dans l’étude du système d’excitation intervient donc, d’une part, le choix des sources d’excitation, objet du présent paragraphe, et, d’autre part, les moyens mis en œuvre pour faire varier le courant d’excitation (§ 3 et 4).
On peut distinguer trois grandes catégories de sources principales d’excitation :
-
excitatrice à courant continu ;
-
alternateur-excitateur débitant sur redresseurs ;
-
redresseur alimenté directement à partir des bornes de la machine synchrone principale (auto-alimentation).
Toutes ces sources tirent leur énergie de la machine synchrone, soit sous forme mécanique à partir de la ligne d’arbre dans les deux premiers cas, soit directement sous forme électrique dans le troisième.
Les catégories excitatrice et alternateur-excitateur nécessitent une source secondaire de puissance pour exciter ces machines intermédiaires. Le choix de cette source secondaire, bien que de plus bas niveau, est également important, notamment pour les...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BARRET (P.) - Régimes transitoires des machines tournantes électriques. - Eyrolles (1987).
-
(2) - CHATELAIN (J.) - Machines électriques. - Dunod (1983).
-
(3) - PARK (R.H.) - Two reaction theory of synchronous machines. - Harrap (1967).
-
(4) - CONCORDIA (C.) - Synchronous machines. Theory and performance. - John Wiley and Sons (1951).
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