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Auteur(s)
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Jacques SAINT-MICHEL : Directeur Scientifique Moteurs Leroy Somer
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article traite des bobinages polyphasés des machines tournantes à courant alternatif. Dans un but de simplification, on s’est limité au cas des enroulements triphasés qui sont de loin les plus répandus. Les développements théoriques, largement détaillés, pourront cependant être facilement généralisés par les lecteurs qui le souhaitent à tout autre nombre de phases. Les bobinages décrits ici sont ceux que l’on rencontre au stator des machines synchrones et asynchrones, ainsi qu’au rotor des machines asynchrones à bagues. Ils sont destinés à créer, lorsqu’on les alimente par un système de tensions ou de courants triphasés, un champ magnétique tournant. On pourrait naturellement transposer les mêmes principes à des schémas développés à plat, pour créer un champ magnétique glissant, utilisable dans des moteurs linéaires par exemple.
Les aspects qualitatifs, puis quantitatifs, et enfin pratiques sont successivement abordés. Pour une meilleure compréhension, la plupart des schémas sont représentés développés, de manière à simplifier la représentation des connexions frontales. Quant au schéma en coupe, il se présente de manière générale comme sur la figure 1.
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Champ produit par un bobinage triphaséArticle inclus dans l'offre
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1. Champ magnétique produit par un enroulement
Considérons le circuit magnétique d’une machine bipolaire , ayant, pour fixer les idées, 18 encoches au stator et un rotor lisse. L’entrefer e est supposé très faible devant le pas polaire :
R étant le rayon moyen de l’entrefer ; l’ouverture d’encoche, du même ordre de grandeur que l’entrefer, est faible devant le pas dentaire de telle sorte que ces ouvertures ne perturbent pas localement le champ.
1.1 Cas d’une spire unique
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Examinons tout d’abord le cas d’une seule spire logée dans deux encoches diamétralement opposées, soit dans notre cas les encoches 1 et 10 par exemple. Parcourue par un courant i , elle crée un champ magnétique qui se développe :
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en majeure partie, dans le circuit magnétique en traversant l’entrefer, et qui constitue le flux utile ;
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accessoirement, dans les encoches, où se trouvent les conducteurs rectilignes d’aller et de retour du courant, ainsi que dans l’air, de part et d’autre du fer autour des connexions frontales appelées têtes de bobine ; ces trajets aériens correspondent aux flux de fuite.
Le champ principal qui se développe autour de l’entrefer présente la même répartition spatiale dans n’importe quelle coupe du circuit magnétique par un plan perpendiculaire à l’axe, tout au moins hors des parties proches des extrémités. Les lignes d’induction traversent l’entrefer radialement lorsque le fer n’est pas saturé, ce que nous supposerons dans un premier temps, étant entendu, en outre, que les effets perturbateurs des ouvertures d’encoche ne sont pas pris en compte. La courbe B (θ ) de l’induction correspondante est alors de forme pratiquement rectangulaire (figure 2) et, en vertu du théorème d’Ampère, d’amplitude :
avec :...
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