td machine synchrone - Physique appliquee en STI
1) Un alternateur triphasé tourne à 250 tr/min et produit une fem de fréquence 50
... sinusoïdal d'intensité efficace I = 55 A au système redresseur qui recharge la ...
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Wð.
Lors d un essai à vide, la fem dans l induit a une valeur efficace de 240 V et sa fréquence est de 50 Hz. Quelle est la fréquence de rotation ?
L alternateur alimente une charge traversée par un courant de 40 A. La tension efficace aux bornes de la charge est 196 V. La charge est inductive, son facteur de puissance étant égal à 0,9.
Quelle est la puissance absorbée par la charge ?
Calculer la baisse de tension aux bornes de lalternateur ?
Quelles sont les pertes autres que par effet Joule dans linduit sachant que le rendement de linduit de lalternateur est de 0,8 ?
Exercice n° 3 :
La tension entre phases dun alternateur triphasé couplé en étoile vaut 13 kV. Lalternateur débite un courant dintensité efficace 6 000 A dans une charge triphasée équilibrée dont le facteur de puissance est 0,85.
Quelles sont les puissances active, réactive et apparente de la charge ?
Sachant que le rendement de lalternateur est de 98,5 %, calculer les pertes de puissance de lalternateur ainsi que la puissance quil absorbe.
Exercice 4 :
Une génératrice synchrone monophasée (ou alternateur) est entraînée par un moteur d'automobile (transmission par courroie), afin de recharger la batterie d'accumulateurs.
On a relevé, à l'aide d'un oscilloscope, l'allure, en fonction du temps, de la tension v délivrée par la génératrice synchrone à vide (figure 1).
Déterminer la tension maximale Vmax délivrée par la génératrice à vide. En déduire la tension efficace V à vide.
Déterminer la période de la tension relevée sur la figure 1. En déduire sa fréquence.
La génératrice synchrone fournit un courant sinusoïdal d'intensité efficace I = 55 A au système redresseur qui recharge la batterie d'accumulateurs.
On relève, dans ces conditions, une tension efficace V = 14,4 V aux bornes de la génératrice ; le facteur de puissance vaut cos jð = 0,90.
Calculer la puissance active P fournie par la génératrice.
Calculer la puissance réactive Q correspondante.
En déduire le rendement de la génératrice, sachant qu'elle reçoit du moteur d'automobile une puissance mécanique totale Pm = 1,10 kW.
Exercice 5 :
Un alternateur monophasé doit fournir une tension 230V-50Hz pour remplacer le réseau EDF en cas de coupure dépassant quelques minutes.
A quelle fréquence de rotation, en tr/min, doit tourner le rotor de cette machine s'il comporte 2 pôles?
Pendant une coupure EDF, l'alternateur débite une intensité efficace I = 27 A sous U = 22O V en 5O Hz, avec un facteur de puissance égal à 0,8.
Calculer la puissance apparente de l'alternateur dans ces conditions
Calculer la puissance active utile et la puissance réactive fournies par cette machine ;
En déduire le rendement de l'alternateur si le moteur diesel lui fournit un couple de moment Tmot = 15,9 N.m à la fréquence de rotation calculée à la question 1.
Exercice 6 : étude de lalternateur monophasé à excitation constante
Fonctionnement à vide (sans charge électrique).
Dans ce cas la valeur efficace EV de la tension aux bornes de linduit peut se mettre sous la forme EV = K.N.p.n.Æ. Dans cette expression, n est la fréquence de rotation du rotor exprimée en tr.s-1, Æ est le flux magnétique maximal sous un pôle exprimé en Wb, K est la constante de Kapp, N est le nombre de conducteurs et p est le nombre de paires de pôles. On mesure EV = 20 V pour n = 25 tr.s-1.
Calculer la fréquence f de la tension aux bornes de l induit, pour n = 25 tr.s-1, sachant que p = 6.
Pourquoi peut-on dire que l alternateur monophasé fonctionne à flux constant ?
On peut simplifier l expression EV = K.N.p.n.Æ en EV = k.n. Justifier cette relation de proportionnalité entre EV et n.
Fonctionnement en charge
Lalternateur monophasé tourne à la fréquence de rotation n = 25 tr.s-1. Sa charge est purement résistive. Il débite un courant dintensité 8 A.
La figure ci-contre représente le modèle simplifié de linduit de lalternateur.
On donne la valeur de la réactance : Xs = 1,57 (
La résistance de lenroulement est négligée.
Sachant que la fréquence de rotation du rotor est n = 25 tr.s-1, donner la valeur efficace Ev de la tension aux bornes de linduit.
Calculer la valeur efficace Uxs de la tension uxs(t) aux bornes de la réactance Xs.
Quelle relation a-t-on entre les vecteurs EMBED Equation.3 v, EMBED Equation.3 xs et EMBED Equation.3 ?
Tracer sur le document réponse, en respectant léchelle, le diagramme vectoriel correspondant aux tensions ev (t), uxs(t) et v(t).
Mesurer la valeur efficace Veff de la tension de sortie v(t) sur ce diagramme vectoriel.
Calculer la puissance électrique délivrée par cet alternateur.
La puissance Pe dissipée dans linducteur est : Pe = 23 W. Lensemble des autres pertes est estimé à 20 W.
En déduire le rendement de lalternateur pour ce fonctionnement.
EMBED Word.Picture.8
Base de temps : 0,25 ms/div.
Tension : 10 V/div.
Figure 1
EMBED Excel.Sheet.8
EMBED PBrush
