Les machines électriques statiques à courant alternatif

MACHINE STATIQUE A COURANT ALTERNATIF

Si nous reprenons la constitution d’une bobine, on peut voir aisément qu’elle est constituée d’une série de spires placées les unes à côté des autres. Sachant que soumise à une tension, elle crée via un courant un flux. On pourrait envisager que si une partie du flux est conduit par le circuit magnétique, une partie cependant pourrait choisir de se refermer dans l’air ce qui entraîne au sein du circuit magnétique une diminution du flux. Je peux donc dire que le flux créé par une bobine est égale au flux qui circule dans le circuit magnétique plus les fuites de flux. Comme le flux au sein du circuit magnétique est vu de la même façon aussi bien au primaire qu’au secondaire, je peux dire que les FEM évoluent de la même façon et que dès lors le rapport de transformation reste également constant.

En fonction des données ci-dessus, je peux écrire que tout flux au sein du circuit magnétique évolue proportionnellement au courant qui le créé. Le coefficient de proportionnalité est caractérisé par l’inductance propre ou coefficient de self induction. Comme ces fuites de flux entraînent une chute de tension, il est plus pratique de lier l’inductance à la réactance par le biais de la pulsation. Cela donne pour le primaire X1 = ω.L1 et pour le secondaire X2 = ω.L2. Je peux dès lors compléter mon schéma équivalent en ajoutant une self au primaire et une self au secondaire.

La résistance et la réactance peuvent pour chaque partie du transformateur être lié pour former l’impédance qui caractérise la chute de tension globale au sein du transformateur. Nous savons que notre circuit magnétique est susceptible de se saturer, ce qui sous entend que ce dernier est lié au phénomène d’hystérésis. De plus, étant soumis à un flux variable le circuit magnétique est le siège de courant de foucault.

Rappelez-vous que le circuit magnétique est feuilleté. Nous savons que les deux phénomènes sont présent en charge et à vide. Je peux encore dire que ces phénomènes sont constant puisque le flux est constant. Je peux dire que si les phénomènes apparaissent à vide, ils sont englobés dans le courant primaire à vide. Je peux donc envisager de créer une déviation sur mon schéma équivalent afin de montrer la présence du courant à vide et en charge. Nous savons que les courants de Foucault entraîne la consommation de courant actif. Nous caractériserons ce phénomène par une résistance. Nous savons que le phénomène d’hystérésis entraîne la consommation de courant réactif. Nous caractériserons ce phénomène par une self.

Nous prendrons comme vecteur de référence le flux car ce dernier ne varie pas au sein de la machine. Après un essai à vide, nous aurons relevé le courant à vide. Sachant que la composante réactive ou magnétisante de ce courant est en phase avec le flux, je peux donc tracer les vecteurs I1vm, I1va et déduire par construction I1v. La formule de la FEM ( ) nous montre que la FEM est en quadrature arrière par rapport au flux, je peux donc tracer le vecteur E2. Comme la FCEM E1 est créé par ce même flux, je peux également tracer E1. Afin de trouver U1, je dois tracer –E1 qui sera placé 180° par rapport à E1.

Le courant primaire aura la même composante réactive que le courant à vide, et le courant actif sera plus important puisqu’il est l’image du courant absorbé au secondaire. Je peux donc tracer les vecteurs I1a, I1m et I1. Connaissant I1, je peux tracer à l’extrémité de –E1 le vecteur R1*I1 de même phase que I1. De même, je peux tracer à l’extrémité de R1*I1 le vecteur X1*I1 qui aura un déphasage de 90° en avant sur le courant I1. La somme de –E1,R1*I1 et X1*I1 me donne le vecteur de la tension U1 avec sa phase. Afin de trouver le vecteur I2, nous allons exploiter l’équation des ampères tours qui nous dit que N2*I2=N1*I1 – N1*I1v. Tracer N1*I1 et N1*I1v pour en faire la soustraction vectorielle et ainsi trouver N2*I2 Déduire I2 des ampères tours secondaires Connaissant I2, je peux tracer –R2*I2 placé à l’extrémité de E2. De même, je peux tracer à l’extrémité de R2*I2 le vecteur X2*I2 qui aura un déphasage de 90° en avant sur le courant I2.