Fonction Convertir – Machines Synchrones Triphasées
Sciences d’Ingénieur – 2ème BAC STE
Objectifs : Comprendre le principe de fonctionnement, les caractéristiques et les applications des machines synchrones dans les systèmes industriels et de production d’énergie.
1. Principes Fondamentaux
1.1 Constitution
Stator :
- Enroulements triphasés
- Crée un champ tournant
Rotor :
- Pôles magnétiques (aimants ou bobinés)
- Alimenté en continu (pour les versions bobinées)
1.2 Caractéristiques techniques
| Paramètre | Formule | Unité |
|---|---|---|
| Vitesse synchrone | \( N_s = \frac{120 \times f}{p} \) | tr/min |
| Force électromotrice | \( E = k \times \Phi \times N_s \) | V |
2. Modes de Fonctionnement
2.1 Alternateur
- Conversion énergie mécanique → électrique
- Utilisé dans les centrales électriques
- Fréquence proportionnelle à la vitesse
Mécanique → Rotor
Électrique ← Stator
2.2 Moteur synchrone
Particularités :
- Vitesse rigoureusement constante
- Nécessite un système d’amorçage
- Excellente stabilité en vitesse
3. Applications Industrielles
Production d’énergie
- Alternateurs de centrales
- Groupes électrogènes
Industrie
- Moteurs pour compresseurs
- Machines-outils de précision
Transport
- Propulsion navale
- Traction ferroviaire
4. Exercices Pratiques
Exercice : Alternateur triphasé
Un alternateur a 4 pôles et tourne à 1500 tr/min. Il alimente une charge triphasée de 400V/50Hz.
- Vérifier que la vitesse est synchrone
- Calculer la fréquence pour 1800 tr/min
- Déterminer le nombre de pôles pour 375 tr/min à 50Hz
5. Synthèse
Avantages :
- Vitesse constante quelle que soit la charge
- Rendement élevé (>90%)
- Facteur de puissance réglable
Inconvénients :
- Coût élevé
- Nécessite un système d’entraînement au démarrage (moteur)
Les machines synchrones sont indispensables pour les applications nécessitant une grande précision de vitesse et une production d’énergie stable.
