Bonjour
La puissance mécanique d'un rotor peut-être définit par le produit entre son régime en rad/s et son moment en Nm. Maintenant lorsqu'il s'agit d'un rotor d'un alternateur, est-ce que l'alternateur fabriquerai autant d'électricité lorsque je fais tourner ceci, avec la même puissance du rotor,
une fois avec 100 Nm et 1 tours/ min et une autre fois avec 0.1 Nm et 1000 tours/ min ? Si non, pourquoi?
Cordialement et bonne soirée
Bonsoir
En pratique, la puissance mécanique ne va pas se transformer totalement en énergie électrique, du fait des pertess provenant de différents phénomènes, d'origine mécanique (frottements), magnétique (pertes fer dans les tôles) ou électrique (pertes Joule dans les conducteurs).
Ces pertes vont très certainement dépendre du régime de la machine, et il y a fort à parier que la puissance électrique qui pourra être récupérée soit différente dans les deux cas que tu as cités.
Dans le cas idéal où toutes ces pertes pourraient être négligées, la puissance électrique récupérée serait égale à la puissance mécanique fournie.
Bonsoir, qu'il y ait des pertes je sais, mais la question c'est est-ce que si j'ai par exemple un rotor avec 1 tours/ minute et 100 Nm, est-ce que il serait conseillé de le transformer, par des engrenages, en 1000 tours/ minute et 0.1 Nm pour un faire tourner alternateur?
Bonjour,
Ca dépend de ton générateur.
Ex :
Du temps qu'on savait pas vraiment faire d'alternateurs fonctionnant à basse fréquence, il fallait intercaler un multiplicateur de vitesse entre l'axe du rotor d'une éolienne et sa génératrice.
Aujourd'hui, il est bien des cas où l'on peut s'en passer http://www.etapenergie.com/galerie/sallen/rotor_E70.jpg
Si possible, on préfère faire sans car :
- c'est cher ;
- ça demande de l'entretient ;
- c'est consomme de l'énergie ;
- ça prend de la place et peut être bruyant ;
- ...
Voir au cas par cas si le jeu en vaut la chandelle.
Dernière modification par Antoane ; 08/01/2014 à 19h10.
Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.
Bonsoir à tous
Voilà au moins une nouvelle plus que rassurante.Envoyé par JulienVictor
Est-ce là une véritable question pertinente?
Est-il, dans la réalité, possible de faire tourner un rotor d'alternateur à un tour par minute et en sortir le moindre milliwatt utilisable sur son bobinage?
Pendant que l'on y est, est-il possible de savoir d'où sortent les salves de questions aussi déroutantes les unes que les autres? Est-ce un jeu destiné à tester la perspicacité des intervenants?
Dernière modification par gienas ; 08/01/2014 à 19h55.
Un tour par minute, c'est vraiment un cas extrême... Mais j'ai encore récemment fait l'étude d'une machine de 3,2MW (étude théorique) 32 pôles, ça rigole pas! Quelques 90 min-1 de synchronisme... Certes, on est loin du tour par minute quand même!
Comme cela a été dit, chaque machine a ses propres courbes, on en déduit le ou les points de fonctionnement idéaux. Ces courbes dépendent du type de machine ainsi que de sa puissance, c'est très diversifié! Globalement, une machine à courant continu n'aime pas les basses vitesses, c'est comme ça... Pour toutes les machines, si on a possibilité de varier l'excitation, ça assouplit la gamme de vitesses, car on opère des translations sur les points de fonctionnement.
C'est ENCORE ET TOUJOURS une question d'optimisation: la meilleure machine qui soit en termes de performances (rapport poids/puissance, couple, etc), c'est le moteur Brushless, une machine synchrone à aimants permanents. Du coup, l'excitation est fixe, mais choisie par le constructeur! Sur une machine qui doit tourner à basse vitesse, on mettra des aimants de forte induction qui vont décaler le point de fonctionnement vers les basses vitesses, on a donc plus de couple à vitesse donnée. Pour des machines rapides, on mettra des inductions bien plus faibles, pour avoir de la puissance en haute vitesse.
Quand on regarde les équations des différentes machines, on est tenté de croire (mathématiquement, c'est juste) qu'on peut obtenir n'importe quelle vitesse à constantes données, en variant une grandeur électrique. Il n'en est rien, il y a toujours des plages de variation maximales! La MCC en est un exemple frappant... Imagine un moteur à courant continu conçu pour tourner à 3000 min-1. On sait que la vitesse est proportionnelle à la force contre-électromotrice, donc quasiment à la tension d'induit. Imaginons qu'elle s'alimente en 1kV, et qu'elle fasse 50kW, avec une résistance d'induit de 0,5 Ohm (valeurs arbitraires).Si tu veux la faire tourner à 30 min-1, tu vas donc essayer de l'alimenter en 10V! Elle devrait bien tourner moins vite. Mais qu'en est-il du couple? On récupère ce qu'on a perdu en vitesse? Eh non! 10V, mais la résistance de l'enroulement est restée constante... Si tu tentes de tirer tes 50A, tu auras une chute de tension de 25V: la machine va s'arrêter bien avant faute de FCEM! Et en admettant que tu puisses tirer les 50A, tu aurais une puissance maximale de 10x50 = 500W.
Donc le problème, il est là: réduire la tension d'alim d'une MCC, ça réduit la vitesse, mais ça réduit aussi le courant maximal, donc le couple: au final, la puissance maxi diminue avec le carré de la tension d'alimentation, c'est très rare de voir des machines "sérieuses" être alimentées en dessous de la moitié de la tension d'alim... Sur une excitation indépendante, il reste la variation du flux inducteur, qui apporte d'autres soucis cela dit. Mais ça ne permet jamais de faire du 10 min-1 - 10.000 min-1, les pertes entraînées par un réducteur mécanique étant ridicules devant les défauts de la solution "toute électrique"...
Merci Antoane et Zenertransil, surtout pour les divers détails interessants dans ton message. Si j'ai bien compris le courant est plutôt en relation avec le couple et la tension avec le tours/ minute.
Bonne soirée à tous!
Bonsoir,
Le choix de la vitesse est fonction d'une optimisation du prix de revient, puisqu'il s'agit d'obtenir la puissance maxi avec le minimum de matière (cuivre, fer, aimants).
On constate donc que c'est la structure 4 pôles 1500t/mn qui est la plus utilisée.
Le problème des éoliennes est très particulier puisque la supression du multiplicateur mécanique relativement fragile, nécessite l'utilisation d'un générateur à grand nombre de pôles, qui est donc plus lourd et plus cher qu'un quadipolaire.
Jean
Certes, mais les machines avec un fort nombre de pôles génèrent des courants plus propres... La machine 4 pôles est effectivement très utilisée, mais avec un rotor à pôles saillants, les courants peuvent être assez dégueulasses à cause des harmoniques: nécessité d'utiliser le modèle de Potier, là où ceux de Benn-Eschenburg et Blondel ne suffisent plus (introduction de non-linéarités)
Or en distribution, c'est un paramètre extrêmement important, parce que les courants harmoniques créés par une machine de plusieurs MVA ou dizaines de MVA sont loin d'être négligeables et demandent un sacré investissement en filtrage!
La machine 4 pôles rentre dans la catégorie des turbo-alternateurs et est compatible avec la production d'énergie nucléaire (les turbines sont rapides, 2 ou 4 pôles maxi), c'est aussi ça qui explique son succès. En pôles lisses, bien sûr... Tout n'est qu'une question de compromis!
Bonjour, j'ai une question. Chez un moteur électrique quand j'augmente la frequence du courant alternatif d'alimentation, sans pour autant augmenter la tension et le courant, est-ce que cela change le tours/ minute du rotor? Merci.
Pour les moteurs type synchrone et asynchrone, oui, la vitesse dépend (entre autre) de la fréquence.
Pour les moteurs universels alimentés sans redresseur, aussi! Même si c'est un peu plus compliqué à comprendre car invisible dans les formules "usuelles", l'impédance du bobinage augmentant, la FCEM diminue à tension et courant d'induit constants... Si on passe par un redresseur, cet effet est bénéfique: l'inductance du bobinage, associée à sa résistance, forme un filtre passe-bas "naturel".
Lorsque le courant est alternatif, à constante de temps donnée (Tau = L/R), l'augmentation de la fréquence a pour effet de réduire l'amplitude du courant. Après un redresseur, c'est la même chose, mais on se trouve en présence d'une composante continue qui, elle, ne sera pas atténuée, contrairement à la composante alternative: le filtre va lisser le courant et le rendre aussi continu que possible!
D'accord, merci. Enfaite, si il est possible d'augmenter la fréquence, c'est a dire augmenter le tours/min, sans pour autant autant augmenter la puissance consommé, on devrai avoir proportionnellement une perte de couple du rotor, non?
Bonne soirée
Réflexion pertinente!
Normalement, on est jamais à puissance constante (la source ne limite pas), mais avec une machine réelle, le problème est bien là, pas mécanique, mais électrique! Quand on augmente la fréquence, le moteur (synchrone ou asynchrone) tourne plus vite, oui. Mais du point de vue modélisation (Benn-Eschenburg par exemple), on voit qu'une phase du moteur contient dans son schéma équivalent une bobine... Or une bobine, plus la fréquence est élevée, plus ça limite le courant! Du fait, si tension d'alimentation constante, plus on augmente la fréquence (dans le but d'augmenter la vitesse), plus on perd en couple, car le courant de court-circuit (qu'il ne sera jamais possible de dépasser, donc), diminue d'autant... A cause de l'impédance du bobinage.
Pour pallier à ce problème, on fait travailler les variateurs à ce qu'on nomme "rapport U/f constant": quand on double la fréquence, on double aussi la tension d'alimentation pour compenser la variation d'impédance. On travaille donc à couple (maximal, puisque le couple instantané est imposé par la charge) constant! On comprend tout de suite que ces variateurs ont grossièrement deux zones de fonctionnement: une zone linéaire dans les "basses fréquences": tant que la tension ne dépasse pas la tension d'alimentation de l'onduleur, on peut l'augmenter pour suivre la fréquence. Ensuite, quand on atteint la tension d'alimentation, elle est bien obligée de rester constante malgré l'augmentation de fréquence, on est en zone non-linéaire et le couple diminue quand la vitesse augmente...
Mais il ne faut pas oublier que le couple est imposé par la charge et rien d'autre. D'ailleurs, c'est toujours vrai: la charge d'un moteur est mécanique, c'est elle qui fixe le couple. La charge d'une génératrice est électrique, c'est elle qui fixe le couple... Aux pertes près.
D'accord merci pour une explication claire et détaillé encire une fois.
Maintenant sans "rapport U/f constant", j'augmente 2 fois la frequence, j'augmente 2 fois l'impedance de la bobine, de diminue par 2 le courant d’alimentation, donc, à tension constante, par moitié la puissance consommé. Donc on a un tours/min 2 fois plus élevé, et une consommation de puissance 2 fois moindre, donc pour avoir conservation de l'énergie, le couple devrait être réduit à un quart, non? (Après je pense que le schéma ne se réduit pas à une bobine non plus)
Bonne soirée à tous
