Alimentation des machines synchrones

Les entraînements à vitesse variable utilisant des moteurs électriques sont présents dans un très grand nombre de processus industriels. Parmi les avantages de ces dispositifs, il est important de souligner :

• la possibilité du suivi d’une consigne de vitesse utilisée comme grandeur réglante dans la conduite optimale des processus, suivant divers critères tels que, par exemple, la minimisation de la consommation d’énergie ;

• l’insensibilité de la vitesse imposée aux variations de la charge entraînée et du réseau d’alimentation ;

• l’entraînement et le freinage récupératif dans les deux sens de rotation ;

• la programmation très précise et très souple des accélérations, du freinage et du positionnement sur de vastes plages de fonctionnement, ce qui permet la suppression de nombreux organes mécaniques auxiliaires et des transmissions complexes et volumineuses.

Les entraînements à vitesse variable utilisant des moteurs à courants alternatifs alimentés par des convertisseurs statiques ont atteint le stade des applications industrielles à la fin des années soixante-dix. Jusque-là, les entraînements à vitesse variable utilisaient des moteurs à courant continu associés à des convertisseurs statiques. Par rapport à ces derniers, les avantages décisifs, apportés par l’utilisation des machines à courants alternatifs, sont surtout liés à l’élimination des contacts tournants. Cette suppression permet, en effet, le fonctionnement dans les environnements hostiles, l’augmentation de la fiabilité et de la robustesse, la réduction de la maintenance et autorise le fonctionnement aux vitesses élevées.

Pour la réalisation de ces entraînements, on fait souvent appel aux machines synchrones. Dans ce qui suit, les différentes manières d’associer ces machines avec les convertisseurs statiques sont présentées et analysées.

Les principes de réglage des machines synchrones à vitesse variable sont présentés au paragraphe 2, en utilisant des modèles simples de la machine et en supposant que l’on dispose d’une alimentation de forme sinusoïdale. Les différents types d’alimentation des machines synchrones par des convertisseurs statiques sont décrits au paragraphe 3, avant d’analyser le fonctionnement réel de l’ensemble convertisseur-machine au paragraphe 4. Les problèmes liés à la mise en œuvre de ces ensembles sont présentés au paragraphe 5, et, en conclusion, les possibilités d’adaptation...