5.3 Structures opérationnelles
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configuration à double alimentation impose alors en pratique la mise en jeu d’un système de contacts glissants assurant l’interconnexion des circuits fixes et mobiles de
la machine.
Dans le cas général d’une structure symétrique équipée au rotor et au stator d’une
armature bobinée polyphasée, les fonctionnalités obtenues résultent de l’interaction
de deux champs tournants contrôlés indépendamment. À l’instar du champ statorique, l’intensité du moment magnétique rotorique, de même que son orientation,
peuvent désormais être contrôlées par rapport au référentiel lié à l’armature mobile
qui lui donne naissance.
Les armatures statoriques et rotoriques étant alimentées par des systèmes polyphasés de courants équilibrés de pulsation respective v S et v R , la composition de la
vitesse du champ rotorique avec sa vitesse d’entraînement mécanique V conduit à
une condition de synchronisme de la forme :
pV = v S − v R
(5.6)
La vitesse de rotation du convertisseur est ainsi déterminée par la différence des
fréquences d’alimentation de ses deux armatures. Dans le cas où ces fréquences sont
identiques, le réglage du déphasage entre les deux systèmes de courants polyphasés
offre la possibilité d’un contrôle en position du rotor de la machine.
En ce qui concerne le transfert d’énergie réalisé, on peut en dresser le bilan global
en multipliant les deux membres de l’équation précédente par le moment g du couple
qu’exerçe le stator sur le rotor. On observe alors que la puissance transmise à la
charge mécanique (gV) équivaut à la somme algébrique des flux d’énergie que les
armatures statoriques et rotoriques communiquent au champ (respectivement gv S / p
et −gv R / p). Si l’on néglige, en première approximation, les pertes engendrées dans
la structure, ces flux d’énergie s’identifient aux puissances fournies par les sources
électriques connectées aux circuits statoriques et rotoriques du convertisseur.
Deux cas particuliers importants concernent les structures dont une des deux armatures est alimentée par des courants continus.
Ainsi, la polarisation statique du rotor au moyen d’un courants continus (v R = 0)
donne lieu aux machines synchrones à inducteur bobiné. L’alimentation de l’enroulement inducteur tournant s’effectue généralement à l’aide d’un jeu de doubles bagues
tournantes et de balais fixes. Ces machines constituent la solution de référence en
matière de production de l’électricité, comme l’illustre la figure 5.7.
La configuration où les courants continus circulent au stator (v S = 0) correspond
aux machines à courant continu à inducteur bobiné. Comme pour la variante excitée
par aimants permanents, l’alimentation de l’armature tournante requiert un organe
électromécanique combinant les fonctions de contact glissant et de commutation des
courants rotoriques.
Les principales fonctionnalités attachées à ces formes particulières de convertisseurs à double alimentation sont comparables à celles de leurs homologues à aimants
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configuration à double alimentation impose alors en pratique la mise en jeu d’un système de contacts glissants assurant l’interconnexion des circuits fixes et mobiles de
la machine.
Dans le cas général d’une structure symétrique équipée au rotor et au stator d’une
armature bobinée polyphasée, les fonctionnalités obtenues résultent de l’interaction
de deux champs tournants contrôlés indépendamment. À l’instar du champ statorique, l’intensité du moment magnétique rotorique, de même que son orientation,
peuvent désormais être contrôlées par rapport au référentiel lié à l’armature mobile
qui lui donne naissance.
Les armatures statoriques et rotoriques étant alimentées par des systèmes polyphasés de courants équilibrés de pulsation respective v S et v R , la composition de la
vitesse du champ rotorique avec sa vitesse d’entraînement mécanique V conduit à
une condition de synchronisme de la forme :
pV = v S − v R
(5.6)
La vitesse de rotation du convertisseur est ainsi déterminée par la différence des
fréquences d’alimentation de ses deux armatures. Dans le cas où ces fréquences sont
identiques, le réglage du déphasage entre les deux systèmes de courants polyphasés
offre la possibilité d’un contrôle en position du rotor de la machine.
En ce qui concerne le transfert d’énergie réalisé, on peut en dresser le bilan global
en multipliant les deux membres de l’équation précédente par le moment g du couple
qu’exerçe le stator sur le rotor. On observe alors que la puissance transmise à la
charge mécanique (gV) équivaut à la somme algébrique des flux d’énergie que les
armatures statoriques et rotoriques communiquent au champ (respectivement gv S / p
et −gv R / p). Si l’on néglige, en première approximation, les pertes engendrées dans
la structure, ces flux d’énergie s’identifient aux puissances fournies par les sources
électriques connectées aux circuits statoriques et rotoriques du convertisseur.
Deux cas particuliers importants concernent les structures dont une des deux armatures est alimentée par des courants continus.
Ainsi, la polarisation statique du rotor au moyen d’un courants continus (v R = 0)
donne lieu aux machines synchrones à inducteur bobiné. L’alimentation de l’enroulement inducteur tournant s’effectue généralement à l’aide d’un jeu de doubles bagues
tournantes et de balais fixes. Ces machines constituent la solution de référence en
matière de production de l’électricité, comme l’illustre la figure 5.7.
La configuration où les courants continus circulent au stator (v S = 0) correspond
aux machines à courant continu à inducteur bobiné. Comme pour la variante excitée
par aimants permanents, l’alimentation de l’armature tournante requiert un organe
électromécanique combinant les fonctions de contact glissant et de commutation des
courants rotoriques.
Les principales fonctionnalités attachées à ces formes particulières de convertisseurs à double alimentation sont comparables à celles de leurs homologues à aimants