Principe de fonctionnement
1. Constitution
Un alternateur élémentaire comporte:
• un rotor, tournant à la vitesse angulaire Ω, muni d’un enroulement parcouru par un courant continu J (dit courant inducteur ou d’excitation);
• un stator présentant deux encoches diamétralement opposées dans lesquelles on a disposé une bobine de N/2 spires (nombre total de conducteurs actifs égal à N).
L’inducteur crée dans la machine un champ magnétique à 2 pôles qu’il entraîne avec
lui dans sa rotation:
2. F.é.m. induite
Les conducteurs situés dans les encoches de l’induit coupent les lignes de champ
(fig. 2-1a), donc sont le siège de f.é.m. induite.
avec: v = r Ω, où r = rayon de l’entrefer; l = longueur des conducteurs situés dans le champ.
Les f.é.m. induites correspondantes aux faisceaux ont pour expressions:
La f.é.m. totale a pour expression:
Alternateur élémentaire 
La pulsation ω de e est égale à la vitesse angulaire Ω du rotor et
⇒ ω = 2 π f
⇒ Ω = 2 π n d’où: f = n
La valeur efficace E de e est sous la forme:
E = 1/√2 N l r Ω B = 1/√2 N l r 2π n B
E = π √2 N l r n B
Le vecteur f.é.m. E est en quadrature arrière par rapport au vecteur tournant B qui lui donne naissance.
Pour un enroulement triphasé (trois bobines identiques, régulièrement décalées de 2π/3, numérotées dans le sens de rotation du rotor, couplées en étoile) le champ induit trois f.é.m. sinusoïdales e1, e2, e3 , de même pulsation ω = Ω = 2 π n, de même valeur efficace E = π √2 N l r n B, telles que:
e1 = E √2 cos (ωt - π/2) = E √2 sin ωt
e2 = E √2 sin (ωt - 2π/3)
e3 = E √2 sin (ωt - 4π/3)
Dans le cas d’une machine bipolaire la fréquence f (en Hz) des f.é.m. induites est égales à la fréquence de rotation n (en tr/s). Pour que f = 50 Hz il faut que n = 50 tr/s soit n = 3000 tr/min. Cette condition est réalisable si l’alternateur est entraîné par une turbine à vapeur, mais beaucoup trop élevée pour une turbine hydraulique. Il faut donc construire des alternateurs dont f.é.m. sont en 50 Hz alors que le rotor tourne à une fréquence très inférieure à 3000 tr/min: c’est l’origine des alternateurs multipolaires.
L’inducteur comporte p bobines connectées en série, il crée le long de l’entrefer une onde de champ magnétique présentant p pôles Nord et p pôles Sud.
L’enroulement triphasé statorique présente le même nombre de pôles, c’est-à-dire que chaque phase comporte p bobines (donc 2p faisceaux) d’ouverture égale à π/p, se déduisant les unes des autres par des rotations d’angle 2π/p. D’autre part, chaque phase est décalée de la précédente de l’angle 2π/3p.
Pour une même valeur de n les f.é.m. induites varient p fois plus vite, autrement dit leur fréquence est
f = p n. Mais à la fin les machines multipolaires les f.é.m. induites possèdent les mêmes expressions que pour les machines bipolaires.
1. Constitution
Un alternateur élémentaire comporte:
• un rotor, tournant à la vitesse angulaire Ω, muni d’un enroulement parcouru par un courant continu J (dit courant inducteur ou d’excitation);
• un stator présentant deux encoches diamétralement opposées dans lesquelles on a disposé une bobine de N/2 spires (nombre total de conducteurs actifs égal à N).
L’inducteur crée dans la machine un champ magnétique à 2 pôles qu’il entraîne avec
lui dans sa rotation:
BM = B cos (ωt - θ)
2. F.é.m. induite
Les conducteurs situés dans les encoches de l’induit coupent les lignes de champ
(fig. 2-1a), donc sont le siège de f.é.m. induite.
B l v = l r Ω B = l r Ω B cos (ωt - θ)
avec: v = r Ω, où r = rayon de l’entrefer; l = longueur des conducteurs situés dans le champ.
Les f.é.m. induites correspondantes aux faisceaux ont pour expressions:
N/2 l r Ω B cos (ωt - π/2)
N/2 l r Ω B cos (ωt + π/2) = N/2 l r Ω B cos (ωt - π/2)
e = N l r Ω B cos (ωt - π/2)
Champ magnétique tournant
Force électromagnétique (f.é.m.) induite
⇒ ω = 2 π f
⇒ Ω = 2 π n d’où: f = n
La valeur efficace E de e est sous la forme:
E = 1/√2 N l r Ω B = 1/√2 N l r 2π n B
E = π √2 N l r n B
Le vecteur f.é.m. E est en quadrature arrière par rapport au vecteur tournant B qui lui donne naissance.
e1 = E √2 cos (ωt - π/2) = E √2 sin ωt
e2 = E √2 sin (ωt - 2π/3)
e3 = E √2 sin (ωt - 4π/3)
Dans le cas d’une machine bipolaire la fréquence f (en Hz) des f.é.m. induites est égales à la fréquence de rotation n (en tr/s). Pour que f = 50 Hz il faut que n = 50 tr/s soit n = 3000 tr/min. Cette condition est réalisable si l’alternateur est entraîné par une turbine à vapeur, mais beaucoup trop élevée pour une turbine hydraulique. Il faut donc construire des alternateurs dont f.é.m. sont en 50 Hz alors que le rotor tourne à une fréquence très inférieure à 3000 tr/min: c’est l’origine des alternateurs multipolaires.
L’inducteur comporte p bobines connectées en série, il crée le long de l’entrefer une onde de champ magnétique présentant p pôles Nord et p pôles Sud.
L’enroulement triphasé statorique présente le même nombre de pôles, c’est-à-dire que chaque phase comporte p bobines (donc 2p faisceaux) d’ouverture égale à π/p, se déduisant les unes des autres par des rotations d’angle 2π/p. D’autre part, chaque phase est décalée de la précédente de l’angle 2π/3p.
Pour une même valeur de n les f.é.m. induites varient p fois plus vite, autrement dit leur fréquence est
f = p n. Mais à la fin les machines multipolaires les f.é.m. induites possèdent les mêmes expressions que pour les machines bipolaires.
Alternateur élémentaire triphasé (multipolaire)
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