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MACHINE SYNCHRONE FONCTIONNANT SUR LE RESEAU Lycée du Val de Saône Page n° 1 TP

MACHINE SYNCHRONE FONCTIONNANT SUR LE RESEAU Lycée du Val de Saône Page n° 1 TP : Section de Technicien Supérieur : électrotechnique Fathi KAROUI Couplage d’une machine synchrone au réseau. Réversibilité de la machine synchrone fonctionnant sur le réseau. Objectif du T.P : • Les étudiants devront effectuer un couplage au réseau juste après avoir identifié la machine synchrone. • Ils montreront le fonctionnement en alternateur débitant sur le réseau et le fonctionnement en compensateur synchrone. • La réversibilité de la machine synchrone pourra être abordée (diagramme P, Q) en fonction du temps restant. MACHINE SYNCHRONE FONCTIONNANT SUR LE RESEAU Lycée du Val de Saône Page n° 2 TP : Section de Technicien Supérieur : électrotechnique Fathi KAROUI Plan proposé pour atteindre les objectifs fixés : I PLAQUES SIGNALETIQUES DES MACHINES II IDENTIFICATION DES RESEAUX (Sinusoïdal et Continu) III IDENTIFICATION DE LA MACHINE SYNCHRONE III.1 Identification de la roue polaire (essai de glissement): Quel type de rotor avons nous ? La détermination de la roue polaire nous permettra de choisir un modèle de la machine. Machine à pôles lisse : ( non saturé (ou saturé): modèle de BEHN-ESCHENBURG ou (POTIER nécessité de faire l’essai en déwatté)) Machine à pôles saillant : (non saturé : modèle de BLONDEL : Détermination des réactances transversale et longitudinale) III.2 Tracé de la caractéristique interne : Ev =f(IexMS ) III.3 Tracé de la caractéristique en court-circuit : Icc = f(IexMS ) III.4 Modèle de BEHN-ESCHENBURG III.4.a Détermination de la résistance d’un enroulement à chaud : méthode voltampèremétrique. III.4.b Détermination de la réactance cyclique synchrone. III.5 Validation du modèle IV COUPLAGE DE LA MACHINE SYNCHRONE AU RESEAU IV.1 Protocole IV.2 Fonctionnement en alternateur débitant sur le réseau IV.3 Fonctionnement en compensateur synchrone IV.3.a) Réglage de IexMCC IV.3.b) Tracer de Q = f( IexMS ) V REVERSIBILITE DE LA MACHINE SYNCHRONE (Diagramme P, Q) V.1 Protocole V.2 Tracé de P = f (Q) MACHINE SYNCHRONE FONCTIONNANT SUR LE RESEAU Lycée du Val de Saône Page n° 3 TP : Section de Technicien Supérieur : électrotechnique Fathi KAROUI I Plaques signalétiques des machines I.1 Relever les informations figurant sur les plaques signalétiques des machines synchrones et à courant à continu. I.2 A quoi vont servir ces informations ? II Identifications des réseaux Les deux machines devront être alimentées correctement en fonction du (ou des) quadrant(s) dans lesquelles elles devraient fonctionner. II.1 Préciser dans quels quadrants les machines synchrone et à courant continu vont travailler ? En déduire les caractéristiques des réseaux (alternatif et continu) capables d’assurer de tels fonctionnements. (On s’intéresse ici à la nature des différentes sources disponibles dans la salle). II.2 Pourquoi est-il important de connaître la nature des sources d’alimentation des machines ? Indiquer les éventuels problèmes que l’on pourrait rencontrer si les sources ne convenaient pas ? II.3 Proposer des sources d’alimentations adéquates. III Modélisation de la machine synchrone III.1 Essai de glissement : L’objectif de cet essai est de déterminer la nature de la roue polaire en interprétant l’allure du courant absorbé par l’induit de la machine synchrone. Mode opératoire : La machine synchrone doit être entraînée par la machine à courant continu à une vitesse proche du synchronisme dans les conditions suivantes : Le courant d’excitation de la machine synchrone est nul (IexMS = 0A, roue polaire non alimentée). Le stator de la machine synchrone est alimenté sous tension réduite par un alternostat. On règle l’alternostat de façon à avoir un courant statorique correct. On fixe le courant d’excitation de la MCC à IexMCC = IexMCCNom (courant d’excitation nominal de l’inducteur) et on démarre le groupe de machines. Remarque : La vitesse du groupe peut être ajustée en agissant sur le courant d’excitation (IexMCC) de la MCC. Le courant circulant dans le stator est visualisé à l’oscilloscope. La forme de ce courant nous donnera des informations sur la structure de la roue polaire (pôles lisse ou saillant). MACHINE SYNCHRONE FONCTIONNANT SUR LE RESEAU Lycée du Val de Saône Page n° 4 TP : Section de Technicien Supérieur : électrotechnique Fathi KAROUI Schéma du montage : III.1.a) Quelles alimentations peut on utiliser pour alimenter l’induit (Ainduit), l’inducteur (Ainducteur) de la machine à courant continu et celle du stator de la machine synchrone (réseau alternatif) ? III.1.b) Visualiser le courant statorique de la machine synchrone. En s'aidant du rappel fait en annexe n° 1 interpréter l’allure du courant statorique et en déduire le type de rotor de la machine .Justifier ce choix. REMARQUE: EN PREMIERE APPROXIMATION ON DETERMINERA LE MODELE DE BEHN-ESCHENBURG. Cela veut dire que l’on considérera que le rotor de la machine est à pôles lisses et que le circuit magnétique n’est pas saturé. III.2 Caractéristique interne : Ev = f (IexMS) Schéma du montage : Mesure Courant, tension V A MS MCC istator IexMS =0 IexMCC Réseau alternatif Alimentation inducteur : Ainducteur Alimentation induit : Ainduit Réseau continu MS IexMS V A MCC IexMCC A V Ev Alimentation induit : Ainduit Alimentation inducteur-MCC : AinducteurMCC Alimentation inducteur-MS : AinducteurMS MACHINE SYNCHRONE FONCTIONNANT SUR LE RESEAU Lycée du Val de Saône Page n° 5 TP : Section de Technicien Supérieur : électrotechnique Fathi KAROUI III.2.a) Définir les différentes alimentations : Alimentation-induit (Ainduit), alimentation inducteur-MCC (Ainducteur-MCC) et Alimentation inducteur-MS (Ainducteur-MS) III.2.b) Tracer la caractéristique interne.(Ev est la force électromotrice relevée à vide de la machine synchrone entre une phase et le neutre). Mode opératoire : Fixer le courant dans l’inducteur de la machine à courant continu à IexMCC = IexMCCNom, démarrer ensuite la MCC. La vitesse du groupe peut être maintenue à N = Ns = 1500tr.min-1 en agissant sur le courant d’excitation IexMCC. Remarque : relever Ev pour IexMS croissant puis décroissant. III.2.c) Pourquoi fait-on cela ? III.2.d) Identifier les zones linéaire et de saturation. III.2.e) Trouver une relation simple entre la tension Ev et IexMS dans la zone linéaire. III.3 Caractéristique en court-circuit : ICC = f (IexMS) Schéma de montage Les trois phases statoriques sont court-circuitées. La vitesse du groupe est maintenue constante (Ns = 1500tr.min-1) pendant cet essai. III.3.a) Dans ces conditions, relever ICC = f (IexMS) en faisant attention de ne pas dépasser ICC = 1,5*INom. III.3.b) Trouver une relation simple entre ICC et IexMS) MS IexMS V A MCC IexMCC A Alimentation induit : Ainduit Alimentation inducteur-MCC : AinducteurMCC Alimentation inducteur-MS : AinducteurMS ICC MACHINE SYNCHRONE FONCTIONNANT SUR LE RESEAU Lycée du Val de Saône Page n° 6 TP : Section de Technicien Supérieur : électrotechnique Fathi KAROUI V A V I Stator III.4 Modèle de BEHN-ESCHENBURG III.4.a) Détermination de la résistance d’un enroulement. On applique la méthode voltampéremétrique (utilisons un générateur à courant continu). Schéma de montage III.4.b) Réactance cyclique synchrone III.4.b.1) En exploitant les différents relevés, calculer la réactance cyclique synchrone. III.4.b.2) Proposer un modèle de la machine synchrone vue entre une phase et le neutre (modèle de THEVENIN). III.5 Validation du modèle Deux essais ont été effectués avec la machine synchrone : 1ére Essai : Essai en déwatté (PMS = 0 couplage de la MS au réseau) V = 228 V I = 2 A IexMS = 2,7 A N = Ns = 1500tr.min-1 ϕ ϕ ϕ ϕ = π π π π/2 (déphasage entre le courant et la tension simple aux bornes de la machine) 2éme Essai : Débit sur charge résistive (R = 72 Ω) V = 55 V I = 0,72 A IexMS = 0,4 A N = Ns = 1500tr.min-1 ϕ ϕ ϕ ϕ = 0 MACHINE SYNCHRONE FONCTIONNANT SUR LE RESEAU Lycée du Val de Saône Page n° 7 TP : Section de Technicien Supérieur : électrotechnique Fathi KAROUI III.5.a) En utilisant le modèle de la machine synchrone (ci-dessous) calculer pour chaque essai le courant d’excitation dans la roue polaire. Nous voulons ici comparer les valeurs de IexMS trouvées avec le modèle et celles relevées pendant les essais. III.5.b) Construire un diagramme de FRESNEL pour les deux essais. III.5.c) Déterminer l’erreur relative faite entre les courants d’excitation relevés lors des essais et les courants d’excitation calculés par le modèle. III.5.d) Le modèle est-il validé ? Quelles sont les conditions de validation du modèle ? Proposer des solutions pour les zones ou le modèle ne serait pas satisfaisant ? IV Couplage de la machine synchrone au réseau Nous voulons coupler la machine synchrone au réseau et la faire fonctionner en alternateur et en compensateur synchrone. IV.1) Le réseau alternatif permet-il d’effectuer un couplage de la machine synchrone ? Schéma du montage V R X E I M.S N=NS Réseau alternatif Synchronoscope P, Q, I, V K L IexMS A Alimentation de la roue polaire M.C.C A V Source continue U E0 Convertisseur statique Z0 Alimentation de l’inducteur de la M.C.C A IexM.C.C A UexMS UexMCC Appareils de mesure MACHINE uploads/Industriel/ couplage-reseau-potier.pdf