Machines Electriques Tournantes et Convertisseurs Associes

Données Générales
Programme Académique	Formation ECAM LaSalle Ingénieur spécialité Energétique			Responsable(s) Module : CAILLE Vincent,CARPENTIER Malorie
Type d'EC : Cours	Machines Electriques Tournantes et Convertisseurs Associes (LAIEne07EMachElecConv)
TP : 12h00 Cours : 18h00 Travail personnel : 10h00 Durée totale: 40h00	Status Obligatoire	Periode Semestre A L'Etranger	Langue d'enseignement : Français

Objectifs Généraux
MAJ du 30/06/2023 1- Reconnaitre le vocabulaire de base de la conversion électromécanique et les principes physiques en jeu. 2- Expliquer le phénomène de champ tournant dans les machines alternatives 3- Reconnaitre et utiliser les modèles circuits de la machine synchrone et asynchrone et savoir les utiliser pour calculer des points de fonctionnement. 4- Identifier et classer les composants d’électronique de puissance en fonction de leurs propriétés 5- Reconnaitre et utiliser les différents convertisseurs de puissance en fonction du réseau disponible (DC ou AC) et de la machine à piloter (MCC, MS ou MAS) 6- Expliquer le fonctionnement d’un variateur de fréquence et les conséquences techniques qui en découlent sur la machine pilotée 7- Dimensionner un système électromécanique complet en posant des hypothèses simplificatrices

Objectifs Généraux

MAJ du 30/06/2023
1- Reconnaitre le vocabulaire de base de la conversion électromécanique et les principes physiques en jeu.
2- Expliquer le phénomène de champ tournant dans les machines alternatives
3- Reconnaitre et utiliser les modèles circuits de la machine synchrone et asynchrone et savoir les utiliser pour calculer des points de fonctionnement.
4- Identifier et classer les composants d’électronique de puissance en fonction de leurs propriétés
5- Reconnaitre et utiliser les différents convertisseurs de puissance en fonction du réseau disponible (DC ou AC) et de la machine à piloter (MCC, MS ou MAS)
6- Expliquer le fonctionnement d’un variateur de fréquence et les conséquences techniques qui en découlent sur la machine pilotée
7- Dimensionner un système électromécanique complet en posant des hypothèses simplificatrices

Contenu
Cours magistraux : - Notions générales sur la théorie de la conversion électromécanique, définitions et vocabulaire, fonctionnement en moteur, fonctionnement en génératrice, les principes et phénomènes physiques associés, les ordres de grandeurs. - Phénomènes physiques dans les machines à courant alternatif : champ tournant, vitesse de synchronisme, phénomènes critiques pour la conception de ces machines. - Notions d’électronique de puissance et de leur commande dans les applications de production d’énergie - Les machines synchrones : généralités et applications, grands alternateurs, groupes électrogènes, grands moteurs synchrones à aimants, modèle électrique en régime permanent des alternateurs, diagrammes vectoriels, essais d’identification des alternateurs, fonctionnement sur une charge isolée, fonctionnement sur le réseau, réglage de puissances, stabilité des alternateurs, réglage en fréquence, réglage en tension, pertes et rendements, saturation, systèmes d’excitations des alternateurs. - Les machines asynchrones : généralités et applications, applications en moteurs et en génératrices, constitution et fonctionnement, modèle équivalent à inductances de fuites totalisées au stator, bilan de puissances, expression du couple électromagnétique avec démonstration, démarrage des moteurs asynchrones, utilisation en vitesse variable, commande scalaire, initiation à la commande vectorielle. Travaux dirigés : - Démonstration du champ tournant à partir de calcul de champ dans une machine à 2 encoches - Utilisation du modèle de Behn-Eschenburg dans une machine synchrone - Etude d’un moteur asynchrone et de son pilotage en commande scalaire Travaux pratiques : - TP gourpe électrogène (MCC+MS) - TP de caractérisation d’une MAS - TP de pilotage d’une MAS par un variateur de fréquence

Contenu

Cours magistraux :
- Notions générales sur la théorie de la conversion électromécanique, définitions et vocabulaire, fonctionnement en moteur, fonctionnement en génératrice, les principes et phénomènes physiques associés, les ordres de grandeurs.
- Phénomènes physiques dans les machines à courant alternatif : champ tournant, vitesse de synchronisme, phénomènes critiques pour la conception de ces machines.
- Notions d’électronique de puissance et de leur commande dans les applications de production d’énergie
- Les machines synchrones : généralités et applications, grands alternateurs, groupes électrogènes, grands moteurs synchrones à aimants, modèle électrique en régime permanent des alternateurs, diagrammes vectoriels, essais d’identification des alternateurs, fonctionnement sur une charge isolée, fonctionnement sur le réseau, réglage de puissances, stabilité des alternateurs, réglage en fréquence, réglage en tension, pertes et rendements, saturation, systèmes d’excitations des alternateurs.
- Les machines asynchrones : généralités et applications, applications en moteurs et en génératrices, constitution et fonctionnement, modèle équivalent à inductances de fuites totalisées au stator, bilan de puissances, expression du couple électromagnétique avec démonstration, démarrage des moteurs asynchrones, utilisation en vitesse variable, commande scalaire, initiation à la commande vectorielle.

Travaux dirigés :
- Démonstration du champ tournant à partir de calcul de champ dans une machine à 2 encoches
- Utilisation du modèle de Behn-Eschenburg dans une machine synchrone
- Etude d’un moteur asynchrone et de son pilotage en commande scalaire

Travaux pratiques :
- TP gourpe électrogène (MCC+MS)
- TP de caractérisation d’une MAS
- TP de pilotage d’une MAS par un variateur de fréquence

Prérequis
Electrotechnique (S6)

Bibliographie
Ressources recommandées : Théodore Wildi, & Sybille, G. (2005). Électrotechnique. De Boeck Supérieur. Jacques Saint-Michel, Bobinage des machines tournantes à courant alternatif, Techniques de l'Ingénieur, D3420v1, 2001. Actionneurs électriques : principes, modèles, commande / Guy Grellet, Guy Clerc Grellet, Guy; Clerc Guy, Paris : Eyrolles; DL 1996

Évaluation(s)
N°	Nature	Coefficient	Objectifs
1	Tous	0,667	Avoir compris les modèles des machines alternatives pour calculer des points de fonctionnement Avoir compris comment s'organisent les convertisseurs de puissance et les machines électriques pour répondre au cahier des charges d'une installation électromécanique complète. Être en mesure de calculer le champ magnétique dans une machine à n encoches par le principe de superposition.
2	1 à 6	0,333	- Comprendre le fonctionnement d'alternateur synchrone dans une optique de production d'énergie (accrochage au réseau), dimensionnement d'un groupe électrogène sur une installation isolée. - Comprendre le fonctionnement d'un moteur asynchrone à cage (caractéristiques de fonctionnement) - Comprendre le fonctionnement d’un moteur asynchrone avec son variateur de fréquence.