1.

Synchronisation de la machine sur le réseau

On règle la vitesse de la machine en mettant :

• la référence de vitesse à une valeur sensiblement égale à où est le nombre de paires de pôles de la machine;
• le terme d'action prédictive _{à zéro}.

On règle la valeur efficace des forces électromotrices induites dans les phases du stator pour les amener à la même valeur efficace que les tensions du réseau. Comme le régulateur de vitesse est du type proportionnel, la vitesse réelle est légèrement inférieure à la vitesse de référence en raison du couple de frottement qui s'oppose à la rotation du rotor). Le très léger écart de fréquence existant entre les tensions du réseau et les forces électromotrices développées par la machine, apparaît comme une lente variation du déphasage existant entre les deux systèmes de tension.

On établit la mise en parallèle au moment où les deux systèmes de tension sont en phase. Ceci revient à fermer le disjoncteur reliant la machine au réseau au moment où les différences de potentiel aux bornes de ses contacts sont nulles. La fermeture n'entraîne donc aucune circulation de courant. On suppose qu'on a respecté l'ordre des phases dans les connexions. Pour effectuer la synchronisation on dispose d'un synchronoscope. Cet appareil fournit une information correspondant

• aux valeurs efficaces des tensions du réseau et des tensions aux bornes de la machine;
• à l'écart de fréquence existant entre les deux systèmes de tension, vu comme un écart de position entre le système de phaseurs représentant les tensions du réseau et le système de phaseurs représentant les tensions aux bornes de la machine. En effet, si la pulsation des tensions aux bornes de la machine diffère de la pulsation des tensions du réseau, les phaseurs associés aux tensions aux bornes de la machine tournent à une vitesse par rapport à ceux associés aux tensions du réseau.

On a schématisé dans l'animation ci-dessous les informations fournies par le synchronoscope en représentant la valeur efficace et la position relatives des phaseurs (de pulsation ) des tensions aux bornes de la machine par rapport aux phaseurs de pulsation des tensions du réseau. Les conditions de synchronisation sont atteintes lorsque les deux systèmes de phaseurs coincident en position et en valeur efficace.

Vous pouvez agir sur :

• la vitesse de référence
• le courant

pour obtenir les conditions permettant la synchronisation. Lorsque vous estimez que les conditions sont atteintes, appuyez sur le bouton "synchroniser".

2.

Réglage du point de fonctionnement

Dès que la mise en parallèle avec le réseau a été effectuée, on peut faire varier le point de fonctionnement en agissant via ( Figure 1)

• sur le couple que le moteur d'entraînement délivre
• sur le courant inducteur .

Comme les moteurs utilisés pour entraîner la machine synchrone (turbine à gaz ou à vapeur, turbine hydraulique, moteur thermique) ne peuvent pas fonctionner en machine réceptrice, la conversion d'énergie ne peut se faire que dans le sens correspondant à la marche en génératrice (on dit aussi en alternateur) de la machine synchrone. Pour déterminer quel est le point de fonctionnement correspondant à des valeurs données de et , nous allons négliger les pertes mécaniques et magnétiques et les pertes Joule dans les enroulements du stator, car elles sont négligeables à l'échelle de la puissance nominale de la machine. Dans ces conditions, la puissance mécanique produite par le moteur est égale à la puissance électrique fournie au réseau. En utilisant le diagramme vectoriel liant , et , on peut écrire, si est le nombre de pôles de la machine (figure 2)

(1)

La valeur de fixe la valeur de et fournit un lien pour l'extrémité de ; c'est un cercle de rayon centré sur l'origine de .

La valeur de fixe la valeur de en vertu de (1) et fournit un lieu pour l'extrémité de ; c'est une parallèle à située à une distance égale à :

Le point d'intersection des deux lieux correspondant à une valeur de comprise entre 0 et donne l'extrémité . Une fois connu on a immédiatement et .

Si à i_f donné, on augmente en agissant sur , l'angle d augmente : lorsqu'il tente de dépasser , il n'est plus possible d'obtenir un point de fonctionnement stable, la machine perd le synchronisme, ce qui provoque un transitoire violent qui entraîne l'entrée en action de systèmes de protection qui ouvrent le disjoncteur reliant la machine au réseau.

Si à donné (et donc donne) on diminue , l'angle augmente : lorsqu'il tente de dépasser , la machine décroche.

L'animation ci-dessous vous permet de voir comment évolue le point de fonctionnement en fonction

• de la puissance active fournie au réseau représentée par la grandeur qui en est l'image
• du courant d'excitation , qui fixe la norme de .

Quelles sont les valeurs de et si la machine débite une puissance active de 20 Kw et une puissance réactive de 10 kVar. Considérez les deux cas possibles :

• la puissance réactive est inductive
• la puissance réactive est capacitive.