Question sur la régénération au freinage, pour passant mbr

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Message par schouf26 le 2013-06-25, 11:51

Bonjour à tous,
Une question que je me pose au sujet de la régénération (récupération d’énergie) ....si Passant MBR peut répondre:-)

On parle de ZOE et de son chargeur caméléon qui utilise les enroulements moteur pour lisser le courant de charge afin de l'injecter dans les batteries....pour moi ok ! à l’arrêt...
mais quand on roule (en récupération d’énergie) qui lisse le courant ? Pas les bobines car elle produisent le jus!!! ça c’était la première question :-)

De plus pour gagner en rendement sur charge et comme on sait que Caméléon est catastrophique à faible intensité, ne vaut-il mieux pas forcer une régénération plus conséquente en freinant plus fort ? et voilà c’était la deuxième question !!!

Merci
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Message par Ke2 le 2013-06-25, 11:55

A la régénération, le courant ne passe pas par le chargeur Cameleon pour aller dans les batteries.

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Message par schouf26 le 2013-06-25, 11:58

@Ke2 a écrit:A la régénération, le courant ne passe pas par le chargeur Cameleon pour aller dans les batteries.
ok, alors comment est-il redressé et lissé pour être réinjecter dans les batteries? parce que pour moi le moteur fait du courant alternatif en régénération..
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Message par CROLLES le 2013-06-25, 11:59

Je sais pas si j'ai le droit de réponde ?
Bon : quand tu charges chez toi, le courant que tu utilises est alternatif. Il faut le redresser et la filtrer. Là tu utilises les enroulements du moteur à l’arrêt.
Quand tu freines, le moteur fonctionne comme une génératrice de courant continu. Donc toute la fonction "chaméléon Redresseur" est inutile.
Bref, c'est un peu simplifié mon explication, mais dans le principe je pense que ça doit être exact.
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Message par schouf26 le 2013-06-25, 12:02

@CROLLES a écrit:Je sais pas si j'ai le droit de réponde ?
Bon : quand tu charges chez toi, le courant que tu utilises est alternatif. Il faut le redresser et la filtrer. Là tu utilises les enroulements du moteur à l’arrêt.
Quand tu freines, le moteur fonctionne comme une génératrice de courant continu. Donc toute la fonction "chaméléon Redresseur" est inutile.
Bref, c'est un peu simplifié mon explication, mais dans le principe je pense que ça doit être exact.
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tu crois vraiment que le moteur de zoe produit du courant continu en régénération?..original pour un moteur conçu pour fonctionner en alternatif!!!non?
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Message par Passant_Mbr le 2013-06-25, 12:39

Houlà, une question ciblée, je me sens un peu visé...Very Happy
Mais il ne manque pas de personnes qualifiées sur ce forum pour répondre à la question. Je les autorise ici officiellement à répondre à ma place Cool

Alors bon là je ne suis pas chez moi avec mes vieux cours d'electrotech sous la main, mais il me semble certain que le moteur renvoie la puissance sous une forme identique à celle qu'il a reçu à savoir du triphasé alternatif : il a exactement le type d'un générateur synchrone EDF, ici entrainé par les roues plutôt qu'une turbine.

Pour moi, l'onduleur peut tres bien travailler en redresseur car les deux fonctions utilisent la même configuration de pont de Graetz à 6 elements en triphasé. Pour le détail de la façon dont s'opère ce renversement, c'est là où j'aurais bien besoin de mes cours.

La question qu'on pourrait se poser est comment s'assurer que la tension produite par le moteur sera supérieure à celle de la batterie .Mais je pense que là aussi à partir du moment où les bobines sont parcourues par un courant et qu'on cherche à l'interrompre (en plaçant par exemple la batterie en opposition), l'effet de self fera grimper la tension aussi haut qu'il faudra pour que le courant passe (fonctionnement type boost converter). Donc on pourrait avoir un type de fonctionnement assez proche de ce qui se fait au chargement.

Pour le détail, il faut que je révise un peu. Il se peut que ça se produise tout naturellement sans modifier grand chose au comportement de l'onduleur.
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Message par Passant_Mbr le 2013-06-25, 13:05

Sur la figure 6 de ce document:
http://www.komel.katowice.pl/ZRODLA/FULL/81/ref_20.pdf

Tu peux voir une façon pour un moteur triphasé de renvoyer l'energie à la batterie à travers un onduleur.
Je n'ai pas eu le temps de lire les détails de la gestion de la tension.
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Message par CROLLES le 2013-06-25, 13:33

tu crois vraiment que le moteur de zoe produit du courant continu en régénération?..original pour un moteur conçu pour fonctionner en alternatif!!!non?
Oui c'est vrai... C'est certainement plus sophistiqué alors...
Je donne ma langue au chat...
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Message par Ke2 le 2013-06-25, 13:38

Tout à fait.

Le Caméléon a besoin des bobinages du moteur pour élever la tension du secteur à une valeur suffisante pour la charge des batterie.
En régénération, le moteur fournit déjà une tension suffisante.

Par ailleurs, je pense que le "chargeur Caméléon" est une invention du marketing Renault alors que la véritable innovation technique, c'est justement qu'il n'y a pas de chargeur en tant que tel : il y a différents éléments (pont de Graetz, bobinages du stator, bobinage du rotor,...) qui sont combinés sous le contrôle de l'électronique de commande pour assurer les 3 phases d'utilisation : roulage, régénération et charge depuis le secteur.

Le Caméléon, c'est en fait un "convertisseur de tension / onduleur / redresseur" et non un "chargeur"

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Message par Passant_Mbr le 2013-06-25, 20:18

@Ke2 a écrit:Tout à fait.
En régénération, le moteur fournit déjà une tension suffisante.

Je ne pense pas qu'on puisse compter là dessus. Toutes choses égales par ailleurs, quand le moteur ralentit progressivement jusqu'à l'arrêt, la tension qu'il produit ne peut que baisser en proportion.
Des considérations d'optimisation de cout et performances de construction du rotor, par rapport à la limite de saturation, me font douter que l'on puisse compenser de façon satisfaisante par augmentation de l'excitation.

Mais le document que j'ai cité, bien qu'il n'en parle pas explicitement, donne une solution à ce problème :
La figure 5 indique que l'on peut mettre les extremités de deux bobines du stator en court circuit sans passer par la batterie (appellons cela la configuration CC).
La figure 6 indique que l'on peut connecter ces deux mêmes extremités de manière à recharger la batterie (configuration BAT).
On peut passer de l'une à l'autre sur simple décision de l'electronique de commande de l'onduleur.

Comme je l'ai dit, le moteur en freinage se comporte comme un simple alternateur triphasé : le champ produit par le rotor induit successivement des tensions dans les bobines du stator, et le decalage à 120° des bobines se retrouve dans le déphasage electrique de ces tensions. C'est donc bien un systeme triphasé affecté de tension et de fréquence variables en fonction de la vitesse du véhicule au lieu des 400V/50 Hz du secteur.

Entre deux extremités de bobines, on retrouve donc la tension entre phases d'un système triphasé. Si maintenant on les met en court-circuit (config CC), il va apparaitre sous l'effet de la tension un courant sinusoidal dont l'amplitude maximale dépend de l'impédance des deux bobines en série. Si lorsqu'on a atteint ce maximum, on passe dans la configuration BAT, les deux bobines chercheront à maintenir le courant tel quel, et feront monter la tension à un niveau suffisant pour s'opposer à la tension de batterie, puisque cette dernière devient un point de passage obligé pour fermer le circuit.

C'est le principe classique du boost converter. Pour ceux qui ne sont pas familiers, on pourrait dire par analogie que le fonctionnement est assez proche de celui du bélier hydraulique, qui permet de faire remonter de l'eau plus haut que son point de départ sans aucune pompe (et naturellement sans violer le principe de conservation de l'energie). Enfin je dois bien avouer qu'en  ce qui me concerne, je me suis plutot aidé du principe du boost converter pour comprendre le fonctionnement du bélier hydraulique.

Après il faut utiliser une séquence de commande judicieuse pour gérer successivement les différents couples de bobines possibles avec un freinage régulier du rotor lors de sa rotation. Mais c'est du détail d'implémentation.

Voilà comment je verrais les choses, mais ne faisant pas partie de l'équipe de conception Renault, je ne peux affirmer qu'ils ont procédé exactement comme cela.


Dernière édition par Passant_Mbr le 2013-06-26, 00:14, édité 1 fois
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Message par schouf26 le 2013-06-25, 20:27

Donc on injecterait de l'alternatif directement dans les batteries ?
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Message par schouf26 le 2013-06-25, 20:29

Merci pour les infos :-) donc dans tout ça on a pas les pertes du au rendement du redresseur donc pas besoin de freiner plus fort pour avoir une régénération plus efficiente....
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Message par Passant_Mbr le 2013-06-25, 20:41

Si tu regardes la figure 6, tu vois que les 4 diodes de roue libre des branches de gauche vont se comporter comme un pont de diodes monophasé classique, donc on passe bien par un redresseur avec forcément des pertes dans les semi-conducteurs. Et du coup ce qu'on injecte dans la batterie est de l'alternatif redressé, et je suppose qu'en passant correctement le relais d'un couple de bobines au suivant, on arrive à une ondulation résiduelle tolérable sur le courant. Donc finalement la batterie voit une bonne approximation de courant continu, bien que le moteur produise de l'alternatif triphasé.
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Message par Passant_Mbr le 2013-06-26, 08:16

Difficile à déduire de cela le comportement global au niveau rendement en recupération. On peut juste dire que dans le redresseur, il y aura une perte de l'ordre de 1,2 V x courant.

La proportion relative due à ces pertes devrait etre plus faible en travaillant à tension elevée (courant plus faible pour une même puissance), c'est à dire dans la phase de freinage où le moteur tourne encore vite.

Par contre on peut considérer que les forts courants occasionnent plus de pertes (effet joule, rendement de charge batterie) ce qui tendrait à favoriser un freinage progressif. Par aillleurs si on commence à freiner plus tôt, la vitesse diminue plus tôt et on a moins de pertes dues à la resistance de l'air donc on recupère une plus grande partie de l'energie cinétique.

Possible que le comportement de l'electronique de puissance introduise un point optimum quelque part sur la courbe, mais je n'ai pas les éléments pour le dire.
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Message par schouf26 le 2013-06-26, 10:23

ça c'est de la réponse!!! une petite dernière alors?
pourquoi utilise-t-on les bobines du moteur pour lisser la tension du réseau lors des charges à l’arrêt si on ne fait qu'un redressement brut lors des décélérations?

merci encore :-)
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Message par Ke2 le 2013-06-26, 10:59

@schouf26 a écrit:pourquoi utilise-t-on les bobines du moteur pour lisser la tension du réseau lors des charges à l’arrêt si on ne fait qu'un redressement brut lors des décélérations?
On ne les utilise pas pour lisser, mais pour augmenter la tension.

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Message par schouf26 le 2013-06-26, 11:01

@Ke2 a écrit:
@schouf26 a écrit:pourquoi utilise-t-on les bobines du moteur pour lisser la tension du réseau lors des charges à l’arrêt si on ne fait qu'un redressement brut lors des décélérations?
On ne les utilise pas pour lisser, mais pour augmenter la tension.

ce n'est pas le rôle des alim à découpage de régler la tension et aux bobines de lisser la tension?
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Message par TomC le 2013-06-26, 12:54

Une bobine (ou plus exactement une inductance) ne lisse pas la tension, mais le courant.
Si on veut lisser une tension, on utilise un condensateur....

Donc lorsque le moteur tourne, que ce soit en moteur ou en générateur, le courant est lissé du fait de l'inductance du moteur.
Lorsqu'on charge, sans inductance on aurait un courant très perturbé sur le réseau. Donc plutôt que de rajouter de grosses et lourdes inductances de lissage dans le chargeur (surtout pour une charge à 43 kW), l'astuce est d'utiliser les inductances du moteur, d'où gain de masse et de coût...

Quand au principe de régénération, je ne suis pas certain qu'on utilise un "boost" pour élever la tension car cela a un mauvais rendement (court-circuiter les bobinages c'est pas terrible...).
Le rôle d'un onduleur, c'est de transformer une tension continue en tensions alternatives à la tension et à la fréquence que l'on veut. La fréquence est imposée par la vitesse de rotation du moteur, puisque c'est un moteur synchrone.
Le moteur en tournant génère une tension à ses bornes, proportionnelle à la vitesse, et au courant d'excitation du rotor.
Il suffit donc de diminuer la tension générée par l'onduleur, pour qu'elle soit inférieure à la tension générée par le moteur, le courant change alors de sens, et le moteur devient générateur. Ce n'est pas la seule méthode, on pourrait jouer aussi sur l'excitation, selon les cas...
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Message par nh2o2 le 2013-06-26, 13:08

Merci pour toutes vos explications.

Sur ma zoe j'ai déjà vu passer du -40kW en régénération.

C'est le maximum?

Sur d'autres VE type C0, leaf ou autres on régénère à quelle vitesse ?

Y a t'il un avantage du caméléon dans ce domaine ?
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Message par Passant_Mbr le 2013-06-26, 21:09

@TomC a écrit:
Quand au principe de régénération, je ne suis pas certain qu'on utilise un "boost" pour élever la tension car cela a un mauvais rendement (court-circuiter les bobinages c'est pas terrible...).
Ce type de convertisseur peut avoir un tres haut rendement; Le court-circuit n'induit que de faibles pertes liées à la résistance des bobines. L'energie produite par l'alternateur pendant cette phase est tout simplement convertie en energie magnétique stockée dans les selfs ( le classique 1/2 L I ^2). Ensuite dans la deuxième phase, lorsqu'on se relie à la batterie, cette energie est restituée. Le courant de court-circuit est limité par la nature alternative de la tension ainsi que les inductances des bobines, et non par la résistance plus faible de ces dernières. Donc pas d'emballement avec méga-pertes par effet joule.


@TomC a écrit:
Il suffit donc de diminuer la tension générée par l'onduleur, pour qu'elle soit inférieure à la tension générée par le moteur, le courant change alors de sens, et le moteur devient générateur. Ce n'est pas la seule méthode, on pourrait jouer aussi sur l'excitation, selon les cas...

La variation de tension est obtenue par une modulation PWM que voit directement le moteur, puisque ce sont ses bobinages qui sont chargés de produire en réponse un courant sinusoidal (lissage).
Il s'agit  dans cette modulation d'appliquer alternativement la tension max de la batterie, ou zéro en variant les proportions de l'un et de l'autre pour obtenir la forme et l'amplitude de courant souhaité.
Il y a un grand nombre de ces cycles sur la durée d'une arche de sinusoide du courant.
Pendant que la tension max est appliquée, la batterie fournit toujours du courant sortant. Quand on passe à zéro, le circuit batterie/bobine est ouvert. Comme le courant ne peut s'annuler instantanément, il se reboucle par les diodes de roue libre qui forment un court circuit et ne revient donc pas à la batterie. Il diminue progressivement du fait de la force contre electromotrice produite par le moteur et un peu à cause des resistances du circuit, cela jusqu'au prochain cycle PWM.

Donc, si on diminue la tension, on ne fait pas revenir de courant à la batterie, on augmente simplement la proportion du cycle pendant lequel le moteur tourne en roue libre, sans recevoir d'énergie de la batterie

Il faut bien à mon sens un cycle de fonctionnement particulier pour faire de la recupération.

Et à la charge il faut bien monter le 220V au dessus du 400 V de la batterie et en l'absence de  lourds transformateurs, je ne vois que cette méthode du convertiiseur élévateur, à moins d'envisager de couper la batterie en deux blocs de 200V que l'on rassemble ensuite pour rouler.
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Message par Passant_Mbr le 2013-06-26, 21:22

@schouf26 a écrit:ça c'est de la réponse!!! une petite dernière alors?
pourquoi utilise-t-on les bobines du moteur pour lisser la tension du réseau lors des charges à l’arrêt si on ne fait qu'un redressement brut lors des décélérations?

merci encore :-)

Les selfs seront toujours les selfs (ach!) la différence entre la charge et la recupération c'est que dans le premier cas la tension vient de l'extérieur, alors que dans le second, elle est générée au sein même de la bobine. Mais dans tous les cas les bobines sont dans le circuit et vont avoir un effet de lissage sur le courant.

Et si mon interprétation est exacte, dans les deux cas on devra faire de l'élévation de tension pour charger la batterie.

Un différence quand même dans le cas de la charge standard est que la source de tension est monophasée.

Mais donc en gros les mêmes propriétés des bobines sont employées dans les deux cas.
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Message par TomC le 2013-06-26, 22:08

A priori, autant le moteur que l'onduleur peuvent faire passer la même puissance dans un sens ou dans l'autre, donc 65 kW; par contre je ne sais pas si la batterie peut accepter autant en charge qu'en décharge; on sait déjà qu'elle accepte 43 kW pendant une demi heure...
Le cameleon, c'est surtout un onduleur qui peut se reconfigurer en chargeur; en mode onduleur je ne pense pas qu'il ait des avantages particulier par rapport aux autres voitures.

@Passant_Mbr a écrit: Le courant de court-circuit est limité par la nature alternative de la tension ainsi que les inductances des bobines, et non par la résistance plus faible de ces dernières. Donc pas d'emballement avec méga-pertes par effet joule.
C'est vrai lorsqu'on parle d'un convertisseur statique avec une self dédiée à cela; ici on court-circuite une bobine dans laquelle le rotor induit une tension; ce n'est pas tout à fait la même chose...

@Passant_Mbr a écrit:Comme le courant ne peut s'annuler instantanément, il se reboucle par les diodes de roue libre qui forment un court circuit et ne revient donc pas à la batterie.
Les diodes de roue libre ne forment pas un court circuit dans un onduleur ! et si, il y revient : le courant passe dans la diode opposée au transistor : si l'on ferme le transistor du haut, le courant passe dans le diode du bas, et inversement; exemple :
Première étape : on ferme le transistor en haut à gauche, et les deux en bas à droite : le courant vient de la batterie
Deuxième étape : si  on ouvre les trois transistors, le courant ne pouvant changer rapidement dans le moteur, il n'a pas d'autre choix que de passer dans les diodes, et revient à la batterie
Question sur la régénération au freinage, pour passant mbr Alim111Question sur la régénération au freinage, pour passant mbr Alim210
Donc si on fonctionne plus longtemps dans le second mode que dans le premier, on renvoie du courant à la batterie...

@Passant_Mbr a écrit:Et à la charge il faut bien monter le 220V au dessus du 400 V de la batterie et en l'absence de  lourds transformateurs, je ne vois que cette méthode du convertiiseur élévateur, à moins d'envisager de couper la batterie en deux blocs de 200V que l'on rassemble ensuite pour rouler.
Là je suis d'accord, il faut élever la tension avec un boost pour charger une batterie 400V à partir du 230 mono, mais dans ce cas, le moteur ne tourne pas...
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Message par Passant_Mbr le 2013-06-26, 23:59

@TomC a écrit:
@Passant_Mbr a écrit: Le courant de court-circuit est limité par la nature alternative de la tension ainsi que les inductances des bobines, et non par la résistance plus faible de ces dernières. Donc pas d'emballement avec méga-pertes par effet joule.
C'est vrai lorsqu'on parle d'un convertisseur statique avec une self dédiée à cela; ici on court-circuite une bobine dans laquelle le rotor induit une tension; ce n'est pas tout à fait la même chose...

En fonctionnement moteur la batterie fournit du 400V aux bobines. En alternateur c'est la bobine qui jouera le role de genérateur et injectera moins de 400 V. Le circuit equivalent n'est pas tres différent dans les deux cas, mais il est vrai que dans un cas la tension batterie s'oppose à la fcem, et dans l'autre cas la fcem travaille seule sans opposition, on pourrait donc effectivement avoir des courants tres supérieurs, apres tout, mais on aurait la souplesse de passer d'une configuration à l'autre suffisament rapidement avant que cela ne monte trop.

@TomC a écrit:
@Passant_Mbr a écrit:Comme le courant ne peut s'annuler instantanément, il se reboucle par les diodes de roue libre qui forment un court circuit et ne revient donc pas à la batterie.
les diodes de roue libre ne forment pas un court circuit dans un onduleur ! et si, il y revient : le courant passe dans la diode opposée au transistor : si l'on ferme le transistor du haut, le courant passe dans le diode du bas, et inversement;
jJai fini par réouvrir mes livres de cours, et je suis d'accord, j'ai fait erreur, on ne peut pas former avec les diodes seules un circuit fermé ne passant pas par la batterie. On peut le faire en utilisant les transistors mais en fait ça n'est pas nécessaire.
Le courant dans la self augmente linéairement quand les transistors sont passants, puis lorsqu'il se bloque, la mise en conduction des diodes aboutit à une liaison inversée avec la batterie (les bobines voient en quelque sorte du -400 V)et le courant decroit linéairement. Pas besoin de monter au dessus des 400 V de la batterie, l'effet de self permet de forcer le passage du courant dans la batterie sous cette même tension. Apres j'ai besoin de reflechir à ce qui se passe quand on considère la fcem. Si elle s'oppose au passage du courant en en mode passant, elle doit au contraire le favoriser lorsqu'on passe par les diodes...

Mais bon du coup la conclusion serait  que les choses se font bien naturellement en réduisant la tension de sortie de l'onduleur et qu'il n'y a pas besoin de la sequence complexe que j'ai envisagée.
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Question sur la régénération au freinage, pour passant mbr Empty C'est fini les bons éleves ?

Message par sma2006 le 2013-06-27, 07:29

J'ai jamais réussi à mettre les flèches (courant, tension) dans le bon sens lors des cours de physique de seconde alors là vous me tuer avec vos diodes et vos transistors, sans parler du passage de rateau sur le courant. (lissage) :-))

J'espère que je ne vais pas devoir réviser mes cours pour conduire la Zoe ?

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Message par Passant_Mbr le 2013-06-27, 12:38

Pas besoin de connaitre la théorie du fonctionnement electrochimique des muscles pour se gratter le nez.
Heureusement, parce qu'à mesure qu'on se rapproche du lieu ultime de prise de decision du mouvement, on finit par tomber dans l'inconnu.

En réalité on n'a fait qu'égratigner le sujet en se concentrant sur le pilotage PWM des bobines par l'onduleur, mais après il faut s'interesser au déphasage à créer entre le courant et la tension produite par l'alternateur, et l'amplitude du courant, pour produire un couple de freinage donné, modifier la fréquence de l'onduleur pour suivre le ralentissement moteur, agir sur l'excitation du rotor pour rester dans les conditions de rendement optimal.... Mes cours n'allaient pas aussi loin, surtout concernant le moteur synchrone , mais on peut trouver quelques  docs  pointues sur le web si on veut savoir dans le détail ce qui se passe sous le capot.
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