Moteur synchrone

“ Dans le cas d'un moteur synchrone, ce défaut se décèle à l'augmentation du courant de ligne absorbé par le moteur, ou bien à la nécessité d'augmenter le courant inducteur pour obtenir le même courant de ligne, toutes choses égales d'ailleurs.
Ces courts-circuits se produisent d'autant plus facilement que les bobines sont plus grandes, car les conducteurs peuvent se déplacer plus facilement ; aussi étaient-ils assez fréquents dans les inducteurs munis d'une seule bobine d'excitation. ”

“ La commutatrice est une machine qui tourne sans recevoir d'énergie mécanique et sans en fournir ; alimentée par du courant alternatif, elle fournit du courant continu, et inversement. On peut la considérer comme un commutateur mis en mouvement par le courant à transformer lui-même.
Soit une génératrice polymorphique bipolaire, pouvant fournir du courant continu et des courants polyphasés. Faisons la tourner comme moteur synchrone ; elle sera parcourue par des courants polyphasés qui produiront des pôles d'induit fixes dans l'espace (voir moteurs synchrônes à induit tournant) ”

“ On se donne E'eff, f. é. m. ou excitation, et l'on cherche la tension Ueff du moteur quand Ieff et P sont aussi donnés. Modification du diagramme Ueff (Ieff) quand P est constant et du diagramme Ueff (P) quand Ieff est constant.
C'est là un problème de régulation pour un alternateur commandant un moteur synchrone à excitation constante et fonctionnant à débit ou à puissance constante. ”

“ Il est quelquefois plus commode de coupler à l'allumage (con nexions croisées, lampes entre ab',a'b) . Les lampes s'illuminent au maximum à l'opposition de phase, la tension entre ab' d'une part, a'b de l'autre, devenant maximum dans ce cas (fig. 483) .
Ce procédé est le plus efficace, car on apprécie mieux un maximum d'éclat qu'une extinction, celle-ci se produisant du reste avant que la différence de potentiel s'annule.
Pratique de la mise en marche des moteurs synchrones. — Le
couple moyen du moteur synchrone n'est réellement constant qu'au synchronisme. ”

“ La marche en sous-excitation, quelle que soit du reste la situation relative de Ueff et Eeff, se traduit du reste toujours par un courant déwatté en retard.
Fig. 490. — Moteur synchrone. Marche à puissance constante en sous-excitation.
Construisons la tension Ueff en 001. Menons la perpendiculaire OB, à 001 et la droite OA faisant l'angle φ avec OB. Le triangle de fonctionnement du moteur synchrone peut être représenté à chaque instant par 001 A. Voyons comment doit varier E'eff = OA quand on s'impose la condition d'avoir un courant Ieff constamment en phase avec la tension Ueff (fig- 491) . ”

“ Oscillations dans la marche en parallèle des alternateurs. — Si dans un alternateur ou un moteur synchrone en fonctionnement les couples moteur et résistant étaient à chaque instant égaux, la vitesse serait constante. Cette condition n'est presque jamais réalisée ; dans un moteur, c'est le couple résistant qui varie et à chaque variation correspond une nouvelle valeur du retard des
pôles rotor sur les pôles stator ”

“ CONCLUSIONS DE NOTRE ÉTUDE Conditions d'existence du couple.—Un alternateur ne peut donc fournir un couple effectif, c'est-à-dire de la puissance mécanique, que si la pulsation
Ω' = 2π.p'N'
du mouvement est égale à celle du courant qui l'alimente (fig. 417)
Fig. 417. — Moteur synchrone. Disparition du couple quand la vitesse de la machine n'est pas synchrone de la pulsation du courant d'alimentation.
Le couple dépend du décalage entre le maximum de l'induction dans l'entrefer et le maximum du courant envoyé (courant rapporté par exemple aux positions d'un conducteur) . ”

“ Le moteur dont le démarrage s'est effectué à flux réduit atteint une certaine vitesse maximum qui n'est pas tout à fait la vitesse synchrone ; on dit que la partie tournante « glisse » par rapport au champ de l'induit et on appelle « glissement » le rapport de la différence des vitesses angulaires du champ et de la partie tournante à a vitesse angulaire du champ. Lorsque la vitesse maximum est atteinte, il faut effectuer les deux manoeuvres suivantes : amener le moteur au synchronisme et le brancher directement sur le réseau. ”

“ Quand la vitesse donnée au moteur synchrone n'est pas exactement celle correspondant à la fréquence du réseau, des pulsations se produisent aux lampes, pulsations que l'on cherche à rendre de plus en plus lentes en agissant sur la vitesse du moteur synchrone, jusqu'au moment où les oscillations desdites lampes,dues à la mise en opposition de la tension Ueff avec E'eff, seront éteintes. ”

“ X= π + ψ
sur le diagramme circulaire (formule absolument générale en tenant compte des valeurs algébriques de ψ) . Pour que la machine fonctionne en moteur, il faut, comme on sait, que le réseau fournisse de
la puissance électrique, donc qu'il existe un angle (Ueff, Ieff) <
en valeur absolue, et que le moteur transforme de la puissance électrique en puissance mécanique [angle (E'eff, Ieff) en valeur absolue] .
Fig. 424. Fig. 425.
Situations vectorielles relatives des flux inducteur, tension, f.é.m. et courants dans un moteur synchrone
Application. ”

“ E'eff généralement en arrière de la tension aux bornes. Donc, à la présence et à ce régime du moteur synchrone, correspondra une valeur donnée, mais meilleure, du facteur de puissance.
Si l'on dispose d'une excitation fixe de l'alternateur, on pourra
modifier la tension aux bornes Ueff de manière à améliorer encore le facteur de puissance et l'amener à la valeur voulue. ”

“ C'est la machine qui a le plus d'avance qui a le manchon élastique le plus tordu et qui fournit la plus grande puissance (comme dans les alternateurs) , et si on ferme l'admission d'un des moteurs, la torsion de son manchon élastique change de sens, ce moteur est entraîné par l'autre (image d'un moteur synchrone) ; entin. on voit qu'en
marche normale, l'arbre A tournant a vitesse constante, et le couple moteur exercé sur un des volants V étant irrégulier (compris entre zéro et un maximum) ce volant n'aura pas une vitesse absolument constante, il oscillera (comme un alternateur) ”

“ Le mouvement du doigt est obtenu par un moteur synchrone, bipolaire par exemple, ou quadripolaire, c'est-à-dire ayant une vitesse rigoureusement égale à la pulsation du courant à étudier, ou à la moitié de cette quantité, ou en général à un sous-multiple d'ordre plus élevé de celle-ci.
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Une réduction de vitesse souvent employée est de au moins.
En résumé, ces appareils (galvanomètres enregistreurs Car pentier, ondographe Hospitalier, etc.) comprennent, tous, les. ”

“ Fonctionnement en compensateur de phase et en gulateur de tension. — Un réseau de distribution sert aussi bien à l'alimentation des lampes qu'à celle de moteurs. Or, on sait que pour des facilités de démarrage le moteur généralement employé est le moteur asynchrone celui-ci a l'inconvénient d'avoir un mauvais facteur de puissance, qui peut descendre jusqu'à cos φ = 0,6 pour des moteurs à faible vitesse angulaire. Mais, même le facppuissance des moteurs à grande vitesse angulaire prend des valeurs très faibles lorsqu'ils ne fonctionnent pas a pleine charge. ”

“ Dans-les installations modernes, toutefois, on règle la vitesse au tableau. Dans ce but, on installe sur le régulateur un petit moteur électrique qui déplace le contrepoids ou qui, formant contre-poids, se déplace lui-même une vis. Le simple voltmètre ou la lampe sont maintenant remplacés par le « synchronoscope », appareil qui indique directement la phase de la tension de la machine coupler. Cet appareil possède un cadran, sur lequel se eplace une aiguille qui est en quelque sorte la représention directe du vecteur AB de la fig. ”

“ Lorsque par suite des oscillations une des deux machines présente un écart angulaire en avant, elle agit à cet instant comme génératrice, et du fait que les machines fonctionnent à vide, la puissance produite par la génératrice peut seulement être absorbée par la deuxième machine, fonctionnant à cet instant comme moteur ”

“ Supposons qu'on fasse tourner à une vitesse supérieure au synchronisme un moteur asynchrone alimenté sous tension constante.. Soif g le glissement; les courants rotor, les flux elle couple auront même valeur que si le rotor tourne au-dessous du synchronisme avec le même glissement g ; mais ils sont de sens opposés, puisque dans les deux cas les vitesses relatives du champ primaire par rapport au circuit secondaire sont de sens opposés. Le couple exercé par le stator sur le rotor a même sens que la vitesse du champ stator par l'apport au rotor ”

“ Quant au mouvement de toutes les pièces, bobines, cylindres, fixateur, etc., dont il vient d’être question, on l’obtient, grâce à un système de transmissions plus ou moins compliquées, à l’aide d’une manivelle tournant d’un mouvement aussi uniforme que possible et qu’actionne soit l’opérateur lui-même, soit tout autre moteur convenablement choisi, moteur dont il est loisible de faire varier la vitesse, suivant les besoins. ”

“ De ce fait quelques réseaux travaillent de mauvais facteurs de puissance. On comprend aisément l'inconvénient de cet état de choses ; les enrouledes alternateurs sont calculés pour que leur échauffement ne dépasse pas, avec un certain courant, des valeurs compatibles avec une bonne conservation des isolants, et la valeur limite de ce courant est atteinte d'autant plus vite que le facteur de puissance est plus faible ; le moteur d'entraînement risque donc de ne pas pouvoir fournir sa pleine puissance. ”

“ En accélérant la génératrice, on augmente la fréquence du courant d'alimentation et l'inducteur du moteur augmente sa vitesse jusqu'au moment où la fréquence est la fréquence normale ; la vitesse du moteur est alors rigoureusement la même que celle de la génératrice, si leurs nombres de pôles sont les mêmes, et elles sont exactement dans le rapport inverse de leurs nombres de pôles lorsque ceux-ci diffèrent ”

“ Une même analogie existe entre un moteur absorbant un courant déphasé en arrière sur la tension U (fig. 124) et un alternateur débitant un courant déphasé en avant sur U.
Dans le cas de la fig. 123, E est plus grand que U : on dit que le moteur est « surexcité » ; dans la fig. 124, E est plus petit que U : on dit alors que le moteur est « sousexcité ». La fig. 123 montre que le moteur surexcité peut fournir au réseau de la puissance réactive ; le moteur se comporte comme une capacité. Dans le cas de la fig. 124, par contre, il absorbe de la puissance réactive et agit comme une self-induction. ”

“ Quelquefois on fait fonctionner le moteur à une excitation telle, que le courant absorbé est un minimum ; le facteur de puissance est dans ces conditions égal à l'unité Mais très souvent on règle l'excitation de façon à faire débiter au moteur, développant un couple donné, un certain courant réactif (v. § 55) ”

“ Supposons que le moteur soit relié au réseau et qu'il onctionne à vide ; si on freine la machine, sa partie tournante va tendre à ralentir et les pôles vont s'écarter d'un certain angle 0 de l'axe du champ de l'induit. L'induit machine est alors parcouru par un courant I dont action sur le champ inducteur va produire un couple Cα r l'arbre, qui équilibre l'action du frein. Nous verrons plus loin que le couple exercé par le moteur augmente lorsque l'angle 0 augmente, ce qui est la condition d'un ontionnement stable. ”

“ On peut aussi diminuer le flux en changeant le couplage de l'enroulement induit, en s'arrangeant, par exemple, pour un moteur triphasé, de façon à le monter en étoile au démarrage et en triangle pour la marche normale.
Il y a encore lieu de dimensionner convenablement la cage d'écureuil. On sait que le couple de démarrage d'un moteur asynchrone est proportionnel à la puissance active transmise du stator au rotor ; il faut donc donner à la cage une résistance relativement élevée ”

“ Le moteur une fois synchronisé, on règle son excitation de façon à amener son courant induit à la valeur minimum et on branche le moteur sur le réseau. Cette manoeuvre se fait sans jamais couper entièrement l'alimentation du moteur, ce qui dans le cas de démarrage par auto-transformateur est réalisé, soit en passant à la tension normale phase par phase, soit en interposant des. bobines de réactance que l'on court-circuite ensuite.
Les moteurs synchrones auto-démarreurs sont généralement employés dans des cas où le couple nécessaire pour le démarrage est inférieur au couple normal, car sans. ”