Principes d'electrotechnique : Cours et exercices corriges

Table des Matières......Page 6
PREMIÈRE PARTIE : ÉNERGIE MAGNÉTISME......Page 18
1 Lois des conversions électromécaniques de l\'énergie......Page 20
1.1 Théorème de l\'énergie cinétique......Page 21
1.2 Principe de la conversion de l\'énergie cinétique......Page 22
1.3 Interaction énergie électrostatique - énergie mécanique......Page 23
1.4 Forces électrostatiques......Page 25
1.5 Interaction énergie électromagnétique - énergie mécanique......Page 27
1.6 Énergie électromagnétique des circuits inductifs linéaires......Page 30
1.7 Énergétique des circuits électromagnétiques indéformables......Page 32
1.8 Circuits électromagnétiques déformables......Page 33
1.9 Énergétique des circuits électromagnétiques déformables......Page 36
Pour en savoir plus.........Page 45
Cahier d\'évaluation......Page 47
2 Magnétisme......Page 50
2.1 Matériaux magnétiques......Page 51
2.2 Matériaux ferromagnétiques......Page 52
Pour en savoir plus.........Page 58
Cahier d\'évaluation......Page 59
3 Circuits magnétiques......Page 62
3.2 Circuits magnétiques sans entrefer......Page 63
3.3 Circuits magnétiques avec entrefer......Page 64
3.4 Stockage de l\'énergie dans l\'entrefer......Page 65
3.5 Observations......Page 66
Pour en savoir plus.........Page 68
Cahier d\'évaluation......Page 69
4 Champs magnétiques tournants......Page 72
4.1 Champs pulsants......Page 73
4.2 Champs tournants......Page 74
Pour en savoir plus.........Page 77
Cahier d\'évaluation......Page 78
5 Principales étapes de l\'électromécanique......Page 82
Pour en savoir plus.........Page 87
DEUXIÈME PARTIE : MACHINES SYNCHRONES......Page 90
6 Principes de fonctionnement à vide......Page 92
6.1 Principes......Page 93
6.2 Machine synchrone bipolaire monophasée......Page 94
6.3 Machine synchrone bipolaire polyphasée......Page 96
6.5 Machine synchrone bipolaire équivalente......Page 97
6.6 Représentation vectorielle de Fresnel d\'un scalaire sinusoïdal......Page 100
6.7 Caractérisation des champs magnétiques radiaux d\'entrefer......Page 106
6.8 Écriture des théorèmes fondamentaux appliqués aux champs radiaux d\'entrefer......Page 108
6.10 Création des champs radiaux d\'entrefer......Page 109
Pour en savoir plus.........Page 110
Cahier d\'évaluation......Page 112
7 Structure et technologie......Page 116
7.1 Enroulements répartis......Page 117
7.2 Force électromotrice théorique......Page 121
7.3 Force électromotrice réelle......Page 123
7.4 Réglages de la force électromotrice à vide......Page 125
7.5 Fréquences normalisées des réseaux......Page 126
7.6 Conduite d\'un projet de calcul de machine......Page 127
7.7 Technologie des machines synchrones......Page 134
Cahier d\'évaluation......Page 150
8 Marche en charge en régime permanent équilibré......Page 152
8.1 Avantages du triphasé : production, transport, distribution......Page 153
8.2 Fonctionnement de la machine synchrone en générateur autonome......Page 154
8.3 Fonctionnement de la machine synchrone en moteur......Page 156
8.4 Fonctionnement réversible générateur-moteur de la machine synchrone......Page 157
8.5 Modélisation du fonctionnement......Page 159
Pour en savoir plus.........Page 160
Cahier d\'évaluation......Page 161
9 Modélisation des machines à pôles lisses non saturées......Page 164
9.8 Puissance électromagnétique apparente complexe......Page 171
9.2 Diagramme temps de Fresnel......Page 167
9.3 Diagramme espace......Page 168
9.5 Diagrammes espace-temps - diagramme à réactance constante......Page 169
9.7 Amplitudes efficaces complexes......Page 170
9.9 Expressions du moment du couple......Page 173
Pour en savoir plus.........Page 177
Cahier d\'évaluation......Page 178
10 Fonctionnement en alternateur autonome......Page 182
10.2 Marche en charge......Page 183
10.3 Marche en charge à vitesse constante......Page 184
Pour en savoir plus.........Page 188
Cahier d\'évaluation......Page 189
11 Fonctionnement réversible sur réseau puissant......Page 192
11.1 Réseau d\'énergie - impositions - accrochage - synchronisme......Page 193
11.2 Conventions - diagramme - puissances active et réactive......Page 195
11.3 Diagramme de l\'ingénieur......Page 196
11.4 Fonctionnement générateur, moteur - déphasage de Ev par rapport à V......Page 198
11.5 Fourniture ou absorption de réactif - surexcitation ou sous-excitation......Page 199
11.7 Réglages - conduite des machines du réseau......Page 200
11.8 Conduite du réseau......Page 202
11.9 Décrochage d\'un alternateur......Page 204
11.10 Perte de synchronisme du réseau......Page 206
Pour en savoir plus.........Page 208
Cahier d\'évaluation......Page 209
12 Machines à vitesse variable......Page 212
12.1 Alimentations par convertisseur statique......Page 213
12.2 Machines synchrones autopilotées à commutation électronique......Page 217
12.3 Machines synchrones autopilotées à commutation électromécanique......Page 219
12.4 Moteur Brushless......Page 221
Pour en savoir plus.........Page 222
Cahier d\'évaluation......Page 223
13 Modélisation des machines saturées......Page 226
13.1 Machines saturées à pôles lisses - méthode de Potier......Page 227
13.2 Machines à pôles saillants, saturées - ou non - méthodes de Blondel......Page 232
Pour en savoir plus.........Page 247
Cahier d\'évaluation......Page 249
14 Actionneurs et moteurs à réluctance......Page 252
14.1 Actionneurs à réluctance......Page 253
14.2 Calcul du couple de réluctance......Page 254
14.3 Couple de réluctance et couple électromagnétique d\'une machine synchrone à pôles saillants......Page 255
14.4 Moteurs pas à pas......Page 256
14.5 Machines à réluctance autopilotées à commutation électronique......Page 261
Pour en savoir plus.........Page 270
Cahier d\'évaluation......Page 272
15 Approche des machines en régimes transitoires......Page 276
15.1 Modélisation des machines synchrones en régimes transitoires......Page 277
15.2 Transformations de Park......Page 280
15.3 Transformations de Concordia et changement de repères......Page 285
Pour en savoir plus........Page 289
Cahier d\'évaluation......Page 292
TROISIÈME PARTIE : MACHINES ASYNCHRONES D\'INDUCTION......Page 296
16 Fonctionnement des machines asynchrones d\'induction......Page 298
16.1 Principe......Page 299
16.2 Calcul du flux reçu par la bobine rotor 1R......Page 300
16.3 f.é.m. agissante au secondaire......Page 301
16.4 Calcul du moment du couple de démarrage......Page 302
16.5 Moment du couple en régime permanent de rotation......Page 303
16.6 Machine autopilotée naturelle......Page 305
16.7 Alimentations des machines asynchrones......Page 306
Pour en savoir plus.........Page 308
Cahier d\'évaluation......Page 309
17 Constitution......Page 312
17.1 Constitution du rotor ferromagnétique......Page 313
17.2 Diversités des machines asynchrones......Page 314
17.3 Utilisation en machine asynchrone à double alimentation......Page 315
17.4 Alimentation par le rotor des machines à rotor bobiné......Page 316
17.5 Technologie et applications des machines asynchrones d\'induction......Page 317
Pour en savoir plus.........Page 321
Cahier d\'évaluation......Page 322
18 Alimentation à fréquence constante. Fonctionnement en régime permanent équilibré......Page 324
18.1 Modélisation - diagramme espace-temps bipolaire......Page 325
18.2 Équations instantanées - formulation complexe......Page 328
18.3 Notation en amplitude efficace complexe......Page 329
18.4 Sens physique des transformations mathématiques......Page 330
18.6 Impédance complexe du moteur......Page 335
18.7 Schémas équivalents déduits des équations......Page 336
18.8 Séparation des pertes actives et réactives......Page 338
18.9 Bilan énergétique......Page 339
18.10 Diagramme circulaire......Page 340
Pour en savoir plus.........Page 343
Cahier d\'évaluation......Page 344
19 Modèle pour l\'ingénieur - fonctionnement en régime permanent équilibré......Page 348
19.1 Diagramme circulaire simplifié......Page 349
19.2 Étude du primaire......Page 350
19.3 Étude du secondaire......Page 352
19.5 Expression du moment du couple agissant sur le rotor......Page 355
19.6 Étude du moment du couple C(g,R2) avec V1=cste et w=cste......Page 360
19.7 Mesures à effectuer - détermination des paramètres de la machine......Page 362
Pour en savoir plus.........Page 366
Cahier d\'évaluation......Page 367
20 Fonctionnement industriel sur réseau à fréquence imposée......Page 370
20.1 Fonctionnements en moteur, en générateur, à contre- courant......Page 371
20.2 Bilan énergétique réel - rendements vrai et approché......Page 372
20.3 Rendement approché du moteur asynchrone d\'induction......Page 373
20.4 Diagramme industriel normalisé......Page 374
20.6 Problèmes posés par le démarrage......Page 375
20.7 Procédés de démarrage......Page 376
20.8 Avantages et inconvénients des moteurs asynchrones d\'induction......Page 379
Pour en savoir plus.........Page 381
Cahier d\'évaluation......Page 382
21 Variation de vitesse des moteurs asynchrones......Page 386
21.1 Moteur à rotor non bobiné alimenté à fréquence constante......Page 387
21.2 Moteur à rotor bobiné alimenté à fréquence statorique constante......Page 388
21.3 Variation de la fréquence d\'alimentation......Page 409
21.4 Marché de la variation de vitesse......Page 418
Pour en savoir plus.........Page 419
Cahier d\'évaluation......Page 420
22 Utilisations particulières des machines asynchrones......Page 424
22.3 Moteur asynchrone synchronisé......Page 425
22.4 Moteur asynchrone monophasé......Page 426
22.5 Synchronisation de deux machines......Page 428
22.6 Appareils synchros......Page 431
Pour en savoir plus.........Page 434
Cahier d\'évaluation......Page 435
QUATRIÈME PARTIE : MACHINES À COURANT CONTINU......Page 438
23 Principes de fonctionnement......Page 440
23.1 Principe des machines hétéropolaires......Page 441
23.2 Fonctionnement en générateur......Page 442
23.4 Dispositif balais/ collecteur......Page 445
23.5 Bobine pseudo- stationnaire......Page 446
23.6 f.é.m. continue et continue commutée......Page 447
Pour en savoir plus.........Page 448
Cahier d\'évaluation......Page 449
24 Constitution......Page 452
24.1 Technologie......Page 453
24.2 Courbe de magnétisme......Page 454
24.3 Enroulements en tambour......Page 456
Cahier d\'évaluation......Page 465
25 Expressions de la f.é.m. développée par l\'induit......Page 468
25.2 f.é.m. E ba entre deux points du bobinage......Page 469
25.3 f.é.m. E BA entre deux balais quelconques frottant sur le collecteur......Page 470
25.5 Flux reçu par le demi- induit dans l\'axe d......Page 471
25.6 Calcul direct de la f.é.m. à partir de F d......Page 472
25.8 Équations de fonctionnement en régime permanent. Balais AB sur l\'axe q......Page 473
25.9 Puissance de la machine et limitations technologiques......Page 474
Pour en savoir plus......Page 475
Cahier d\'évaluation......Page 477
26 Caractéristiques des machines en régime permanent......Page 480
26.2 Montages du circuit d\'excitation......Page 481
26.3 Caractéristiques des génératrices......Page 482
26.4 Caractéristiques des moteurs......Page 485
Pour en savoir plus.........Page 492
Cahier d\'évaluation......Page 493
27 Fonctionnement en charge de l\'induit......Page 496
27.1 Réaction d\'induit......Page 497
27.2 Commutation......Page 502
27.3 Installation des moteurs industriels......Page 506
28 Variation de vitesse des moteurs à courant continu......Page 514
28.1 Historique de la variation de vitesse......Page 515
28.2 Variateurs électromécaniques de vitesse......Page 516
28.3 Variateurs électroniques de vitesse......Page 517
Pour en savoir plus.........Page 539
Cahier d\'évaluation......Page 541
29 Machines monophasées......Page 544
29.2 Machines à courant continu alimentées en alternatif......Page 545
29.3 Moteurs monophasés à collecteur......Page 552
Pour en savoir plus.........Page 562
Cahier d\'évaluation......Page 563
30 Modélisation des systèmes électromécaniques......Page 566
30.1 Mise en équations......Page 567
30.2 Mise en équation « à vue » d\'un système électromécanique......Page 572
30.3 Étude d\'un système électromécanique......Page 578
30.4 Méthodes d\'études......Page 583
30.5 Modélisation des machines à pôles saillants......Page 586
Pour en savoir plus.........Page 592
Cahier d\'évaluation......Page 594
CINQUIÈME PARTIE : SYNTHÈSE......Page 596
31 Synthèse : machine généralisée - transformations de Park - machines autopilotées à commutation électronique......Page 598
31.1 Machine généralisée......Page 599
31.2 Transformations de Park......Page 613
31.3 Machines autopilotées à commutation électronique......Page 618
Problèmes......Page 622
Solutions des questions, exercices et problèmes......Page 640
Pour aller plus loin.........Page 680
Index......Page 682