Dimensionnement du noyau et du l’enroulement statorique

Détermination de la F.m.m d’excitation en charge

Dans cette partie, on calcul la F.m.m d’excitation lorsque la machine débite sur une charge. pour nôtre cas c’est un alternateur à pôles lisses il convient de se servir de diagramme de Potier qui donne des résultats assez satisfaisants. Pour cela nous avons opté pour deux méthodes de calcul.

1ere méthode Pour déterminer la f.m.m d’excitation, il faut se servir des caractéristiques partielles à vide. Φ = f(F ) Φ = f(F ) Φ = ( ) Pour commencer, on trace le diagramme des tensions E = U + RI + jX I , on trouve la valeur de la F.e.m résultante proportionnelle au flux utile dans l’entrefer Er, cela se fait en traçant Un sur l’axe des ordonnées et In en déphasage d’un angle φn avec Un et on néglige la valeur de RI, car R est très petite. On projette le vecteur Er (1) sur l’axe des ordonnées de la caractéristique de magnétisation, on trouve la valeur de Фrm le flux dans l’entrefer qui est égal à la valeur relative de Er, |Ф rm|=|Er | Avec Φ = Φ −Φ (III.51) On trace un arc de cercle de rayon |Er|, et on trace la perpendiculaire à Er, c’est le vecteur Фrm (2), en utilisant la caractéristique Φ = f(F ) , on détermine pour |Фu|= |Фrm| la f.m.m résultante |F1r| (3) correspondant à la tension magnétique du stator et de l’entrefer. Cette F.m.m. ne tient pas encore compte de la tension magnétique F2 du rotor et elle diffère de la f.m.m. résultante Fr m par la tension magnétique. F = F − F (III.52) On projette la valeur de Фr m sur la courbe Φ = f(F ) , puis en trace la perpendiculaire à (OY) pour lire la valeur de| F1r| sur l’axe (OX), puis on trace F1r en phase avec Фrm(4). On calcul F = F . K = F . ( ) (III.53) Avec Ka ─ coefficient de réaction d’induit K = ( . ) . ( . ) (III.54) Tel que Fafm est en phase avec I, on trace le vecteur (-Fafm) , on trouve la F.m.m |F1f| (5) comme résultante avec F = F − F (III.55) F1f ─ est la F.m.m qui engendre le flux de dispersion Φ . Fafm ─ est F.m.m de l’enroulement d’excitation équivalente à Fa. On trace un arc de rayon F1f jusqu’à l’axe (OX) puis on le projette sur la courbe de magnétisation Φ = f(F ) (6), puis on projette sur l’axe (OY) pour avoir la valeur de |Φ .|, on trace Φ . en phase avec F1f (7).En additionnant le flux d’induction mutuelle Фrm et le flux de dispersion Φ . on trouve le flux total dans le rotor Ф2(8). Φ = Φ +Φ (III.56) Et d’après les caractéristiques de magnétisations du rotor Φ = f(F ) , on détermine la tension magnétique F2(9) du rotor qui a le sens du flux Ф2(10).Et enfin, en se servant de l’équation : F = F − F (III.57) On détermine la F.m.m d’excitation totale (11).

2eme méthode Utilisation de la caractéristique à vide de la machine, E∗ = f(F ∗ ). En construisant se diagramme, on prendra sur l’axe des ordonnées OY (axe des imaginaires) dans le sens positif, le vecteur de la tension nominale en unité relative. Un=1 on trace ensuite le vecteur du courant nominal qui est aussi en unité relative, In=1 en retard de phase par rapport à Un d’un angle φn=36.86 (pour déterminer l’angle φn on trace un cercle de rayon Un, l’intersection de ce dernier avec le prolongement du point 0.8 nous donne l’angle souhaité).En ajoutant le vecteur de tension X ∗ = I . X /U au vecteur Un, on obtient le vecteur de la force électromotrice résultante E1n, qui est proportionnelle au flux de l’entrefer Ф ,traçons un arc de cercle de centre (O )de rayon E1n et qui coupe (OY). Ensuite, on projette le point sur la courbe de magnétisation suivant l’axe des abscisses (OX) (axe des réels), qui est à son tour projeté sur (OX) suivant l’axe( OY), cette distance représente la F.m.m résultante F 1r ,correspondante à la F.é.m E1n .Du point( O) on trace le vecteur F 1r,qui est perpendiculaire à E1n et a comme module la valeur de F.m.m Frm .De l’extrémité de ce dernier on trace le vecteur de la F.m.m de l’enroulement d’excitation Fafm qui est parallèle au vecteur In, et a comme module la valeur du la Fafm . La somme des vecteurs F 1r et Fafm nous donne le vecteur de la F.m.m d’excitation Ffm, pour connaitre sa valeur numérique on trace un arc de cercle de centre O, et de rayon Ffm, et qui coupe OX cette distance représente la valeur de la Ffm.

Conclusion générale

Le travail que nous a été demandé étant achevé, ce projet nous a permis d’acquérir de nouvelles connaissances dans le domaine de la construction des machines électriques, notamment les alternateurs, et de mettre en application les lois et les notions acquises pendant notre formation. Nous estimons que les résultats obtenus sont satisfaisants du fait qu’ils se trouvent dans les marges fixées par les constructeurs, à savoir :

Les inductions dans les différentes parties de la machine.

Le coefficient de remplissage.

Le rendement de la machine.

Il est à signaler que nos calculs ont été faits à l’aide d’un logiciel Mathcad 14, ce qui nous a permis un gain de temps considérable et une optimisation des résultats. On constate également que le domaine de la construction s’avère réservé et secret, ce qui explique le manque de documentation dans les bibliothèques. Nous souhaitons que notre machine soit réalisée pour confronter les résultats théoriques aux résultats pratiques. Enfin, notre travail est terminée, Nous laissons le soin aux promotions à venir de compléter le travail en dimensionnent l’excitatrice.