Sciences et Techniques LES MACHINES ÉLECTRIQUES
Publié le 27/01/2019
Extrait du document
est constitué d'un ou de plusieurs aimants permanents. Leurs pôles sont attirés par le champ magnétique en rotation et tournent par conséquent à la même vitesse.
Les aimants permanents peuvent bien sûr être remplacés par des aimants électromagnétiques, c'est-à-dire des bobines alimentées par un courant continu, mais le principe reste le même.
Un autre type de moteur synchrone utilise les pics du courant alternatif pour produire un champ qui tire un rotor cranté pas à pas. Ces moteurs sont parfois utilisés dans les horloges.
Les moteurs linéaires
La plupart des moteurs créent des mouvements rotatifs. En revanche, dans certains moteurs, les enroulements sont \"dépliés» et forment une plaque plutôt qu'un cylindre. On obtient ainsi un champ qui se déplace le long d'une ligne et peut transporter des conducteurs selon une trajectoire rectiligne. C'est ce que l'on appelle un moteur à induction linéaire. Ce type de moteur est utilisé, par exemple, pour mouvoir des portes coulissantes, déplacer des bagages dans les aéroports ou tracter des trains à grande vitesse.
Les générateurs
Si le rotor d'un simple moteur à courant continu est tourné à la main, la machine se comporte comme un générateur. Une tension alternative est créée entre les bornes de la bobine avec un pic à chaque fois qu'un pôle de la bobine passe devant un pôle de l'aimant permanent. Puis la tension tombe à zéro avant de changer de polarité. La tension est récupérée au niveau de deux anneaux métalliques sur le rotor auxquels sont reliées les deux extrémités de la bobine. ll s'agit d'un alternateur, machine produisant une tension alternative. Si les deux anneaux sont remplacés par un commutateur identique à celui d'un moteur à courant continu, la tension a toujours la même polarité. Un tel générateur est appelé dynamo.
Dans la plupart des dynamos, l'aimant permanent est remplacé par un électroaimant. Mais, dans ce cas, le noyau de l'électroaimant est légè
rement magnétisé de façon à ce que du courant soit produit dès que la dynamo est actionnée. Une partie de ce courant passe dans la bobine du rotor pour renforcer le champ magnétique et produire ainsi davantage de courant.
Certains alternateurs comme ceux présents dans les voitures produisent du courant continu parce qu'ils sont couplés avec des redresseurs de courant, c'est-à-dire des dispositifs capables de transformer le courant alternatif fourni par l'alternateur en courant continu nécessaire pour charger la batterie du véhicule.
Dans la plupart des alternateurs (modèles employés dans les voitures ou des grands générateurs des centrales électriques), des bobines sont utilisées à la fois pour le rotor et le stator, et c'est le rotor qui fournit le champ magnétique. Une partie relativement faible de courant est collectée au niveau des enroulements du stator pour créer le champ au niveau du rotor, et le courant utile est pris sur le stator. Cela évite la perte de puissance et la génération d'étincelles dommageables provenant lors du passage d'un courant trop important au travers des charbons et des balais.
L'ALTERNATEUR
L'alternateur d'une centrale électrique a trois enroulements sur le stator, tous trois indépendants les uns des autres. Les pics de tension n'arrivent pas en même temps sur les trois circuits. C'est ce que l'on appelle un courant triphasé, utilisé directement par les industriels pour les machines électriques de puissance. Un alternateur de voiture est mû grâce à une courroie reliée au moteur.
LA DYNAMO
enroulements du stator
Sur un moteur de voiture, -la dynamo, ou génératrice, assure l'alimentation des équipements électriques et la recharge de la batterie. Elle est entraînée par le vilebrequin du moteur au moyen d'une courroie de transmission.
«
Les
machines électriques
AOTEURÀCOU :ONTINU
stator rotor
balai
1mmutateur
borne
négative
dès 1830, d'utiliser l'électricité comme une
source d'éclairage, tout d'abord dans les mai
sons.
Les piles, ainsi que les batteries, se
déchargent et doivent être remplacées ou
rechargées.
Elles ne sont donc pas en mesure
de fournir l'électricité nécessaire à une large
communauté pour s'éclairer et se chauffer ou
de subvenir aux besoins énergétiques des
usines et autres industries.
MOTEUR
SYNCHRONE
.......
! Le commutateur d'un moteur a à courant continu (à gauche) inverse
le sens du courant pour maintenir le moteur
en mouvement.
Dans le moteur synchrone
(cl-dessus), un courant alternatif crée un champ
tournant dans le stator qui entraîne le rotor,
comme un aimant permanent en rotation
en entraînerait un autre.
Œrsted et Ampère
En 1819, un professeur, le Danois Hans Œrsted
(1777-1851), découvrit qu'un fil parcouru par un
courant électrique pouvait dévier l'aiguille d'une
boussole.
Œrsted venait de découvrir l'électroma
gnétisme, c'est-à-dire le magnétisme d'origine
électrique.
En 1821, le physicien et mathémati
cien français André Marie Ampère (1775-1836)
mit en évidence un phénomène proche : le pas
sage d'un courant dans un fil à proximité d'un
aimant puissant fait déplacer le fil.
Ce phéno
mène a donné l'idée de transformer de l'électrici
té en mouvement dans un moteur.
Le moteur électrique
Pour intéressa nte qu'elle soit, l'expérience
d'Ampère ne semblait pas être en mesure de
LE MOTEUR LINÉAIRE
électroaimants
La position du maximum de champ magnétique tourne en attirant le rotor.
0 ..
�.
traditionnel
�
moteur linéaire générer
une application pratique.
Le fil ne faisait
que se déplacer un peu à la fermeture du circuit
électrique.
La même année, le physicien anglais
Michael Faraday (1791-1867) construisit une
machine capable d'utiliser l'électricité pour pro
duire un mouvement permanent.
Un fil métal
lique plongeait dans un bain de mercure.
Au
milieu du mercure était placé un aimant.
La
connexion d'une pile entre le mercure et l'extré
mité supérieure du fil avait pour résultat de
mettre le fil en rotation autour de l'aimant.
Ce phénomène, appelé à l'époque rotation
électrique, illustrait le principe de base des
moteur s électrique s d'au jourd'hui.
Mais le
premier moteur électrique réellement exploitable
fut inventé en 1837 par l'ingénieur américain
Thomas Davenport.
Il fut utilisé pour percer des
trous et pour travailler le bois.
Après avoir découvert le moyen de transformer
l'électricité en mouvement, Faraday s'attacha à
transformer le mouvement en électricité.
En
1831, il montra que le mouvement d'une barre
métallique aimantée à proximité d'une bobine
de fil conducteur créait un courant qui pouvait
être mesuré.
Plus grand était le nombre de spires,
plus fort était le courant observé.
Le courant pour tous
Faraday fut le premier à utiliser l'électromagné
tisme pour générer de l'électricité.
Cette décou
verte fut suivie de nombreuses applications
pr�tiques.
A la fin des années 1870, de puissants généra
teurs de courant avaient été développés, et, en
1881, apparut en Angleterre la première centrale
électrique, centrale de type hydroélectrique où
les générateurs étaient mus grâce à un moulin à
aubes dites «à arc».
L'éclairage public au gaz fut
remplacé par des lampes électriques.
Mais le sys
tème, qui coûtait sensiblement plus cher que le
système au gaz, n'attira pas de nouveaux clients.
Deux ans et demi après son ouverture, à la suite
de cet échec commercial, la centrale dut fermer
ses portes.
Le réseau électrique mis en place en 1882 par
l'Américain Thomas Edison (1847-1931) fut le
premier à remporter un véritable succès : les
commerces, les bureaux et les hôtels s'équipè
rent rapidement de ce nouveau système d'éclai
rage.
Désormais, la génération et la distribution
d'électricité allaient devenir une réalité incon
tournable du monde civilisé.
.......
Le moteur linéaire est un moteur à induction
ordinaire dont on aurait coupé le stator pour
le déplier.
Au lieu de faire tourner un rotor, le
champ ainsi produit par le stator lévite et fait se
déplacer une plaque de méta/le long d'une ligne..
»
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