Le rendement est le rapport de la puissance utile Pu fournie par l’alternateur au circuit d’utilisation à la puissance absorbée Pa :
On distingue deux méthodes de détermination : directe et indirecte. La méthode directe a pour avantage qu’elle donne le rendement vrai, mais en revanche comme inconvénients, d’une part de nécessiter des essais en charge et d’autre part d’avoir à mesurer une puissance mécanique.
La méthode indirecte est basée sur le calcul des pertes. Bien que approchée, elle est plus facile et plus utilisée.
Si p représente les pertes totales de l’alternateur, on a Pa = Pu+ p , donc :
Comme pour les autres machines on peut classer les pertes en deux catégories :
• Les pertes constantes : les pertes mécaniques, les pertes fer et les pertespar excitation.
• Les pertes variables : les pertes par effet Joule.
Les pertes mécaniques sont dues au frottement de l’arbre sur les paliers et à la résistance de l’air au mouvement du rotor et ne dépendent que de la vitesse de rotation qui est invariable (égale à la vitesse de synchronisme ns).
Les pertes fer sont dues au hystérésis et au courant de Foucault et ne dépendent que de la fréquence et de l’induction maximale dans l’entrefer. Pour un alternateur débitant sur un circuit à tension constante ces deux grandeurs sont aussi constantes.
Les pertes par excitation sont supposées constantes parce que le courant continu qui alimente le circuit d’excitation est sensiblement constant et ne dépend pas de la charge.
Les pertes mécaniques et les pertes fer sont mesurées par la méthode du moteur taré et les pertes par excitation en mesurant le courant et la tension dans le circuit d’excitation.
Les seules pertes variables avec la charge sont les pertes Joule dans l’induit. Si R désigne la résistance d’une phase, on a :
Il est important de noter que cette résistance doit être mesurée à chaud, c’est-à-dire à la température normale de fonctionnement de la machine. Le plus souvent, cette mesure, réalisée en courant continu avec un voltmètre et un ampèremètre, a lieu à la température ambiante. Il est alors nécessaire de calculer la résistance à chaud par la relation :
Enfin, le plus souvent on mesure la résistance R entre deux bornes de l’induit et il faut tenir compte du montage interne – étoile ou triangle.
Si α et βI2 désignent respectivement les pertes constantes et les pertes variables avec la charge, on a :
On arrive à la même conclusion que pour les autres types de machines (fig : Courbes des pertes):
Le rendement d’un alternateur est maximal quand les pertes constantes sont égales aux pertes variables avec la charge.
η = Pu / Pa
On distingue deux méthodes de détermination : directe et indirecte. La méthode directe a pour avantage qu’elle donne le rendement vrai, mais en revanche comme inconvénients, d’une part de nécessiter des essais en charge et d’autre part d’avoir à mesurer une puissance mécanique.
La méthode indirecte est basée sur le calcul des pertes. Bien que approchée, elle est plus facile et plus utilisée.
Si p représente les pertes totales de l’alternateur, on a Pa = Pu+ p , donc :
η = Pu / (Pu + p)
Comme pour les autres machines on peut classer les pertes en deux catégories :
• Les pertes constantes : les pertes mécaniques, les pertes fer et les pertespar excitation.
• Les pertes variables : les pertes par effet Joule.
Les pertes mécaniques sont dues au frottement de l’arbre sur les paliers et à la résistance de l’air au mouvement du rotor et ne dépendent que de la vitesse de rotation qui est invariable (égale à la vitesse de synchronisme ns).
Les pertes fer sont dues au hystérésis et au courant de Foucault et ne dépendent que de la fréquence et de l’induction maximale dans l’entrefer. Pour un alternateur débitant sur un circuit à tension constante ces deux grandeurs sont aussi constantes.
Les pertes par excitation sont supposées constantes parce que le courant continu qui alimente le circuit d’excitation est sensiblement constant et ne dépend pas de la charge.
Les pertes mécaniques et les pertes fer sont mesurées par la méthode du moteur taré et les pertes par excitation en mesurant le courant et la tension dans le circuit d’excitation.
Les seules pertes variables avec la charge sont les pertes Joule dans l’induit. Si R désigne la résistance d’une phase, on a :
PJ = 3 R I2
Il est important de noter que cette résistance doit être mesurée à chaud, c’est-à-dire à la température normale de fonctionnement de la machine. Le plus souvent, cette mesure, réalisée en courant continu avec un voltmètre et un ampèremètre, a lieu à la température ambiante. Il est alors nécessaire de calculer la résistance à chaud par la relation :
Rt = R0 (1 + αt) , pour le cuivre α = 0,004.
Enfin, le plus souvent on mesure la résistance R entre deux bornes de l’induit et il faut tenir compte du montage interne – étoile ou triangle.
Si α et βI2 désignent respectivement les pertes constantes et les pertes variables avec la charge, on a :
η = 3 V I cos ϕ / (3 V I cos ϕ + α + βI2)
On arrive à la même conclusion que pour les autres types de machines (fig : Courbes des pertes):
Le rendement d’un alternateur est maximal quand les pertes constantes sont égales aux pertes variables avec la charge.
Courbes des pertes
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