Principes et Composants des Machines Électriques et Transformateurs

Concepts Fondamentaux en Électromagnétisme

Le spectre électromagnétique permet de distinguer clairement les véritables pôles et fournit également une représentation de l'influence magnétique dans l'espace.

Transformateurs Électriques

Les transformateurs sont utilisés pour modifier la tension et le courant dans les lignes de courant alternatif (CA).

L'énergie électrique peut être transférée du primaire au secondaire à travers le noyau de fer commun par un champ magnétique variable.

Pour augmenter la puissance d'un transformateur, il est nécessaire d'augmenter le facteur de puissance de la charge.

La Force Électromotrice (FEM) induite dans le secondaire dépend du nombre de spires secondaires.

Pertes et Caractéristiques des Transformateurs

• Les pertes cuivre d'un transformateur dépendent du courant d'alimentation du transformateur et de la résistance de l'enroulement.
• Les pertes fer d'un transformateur sont produites par les effets combinés de l'hystérésis et des courants de Foucault.
• Les enroulements des transformateurs sont chauffés en fonction de la charge et de la température extérieure.
• Le transformateur de mesure mesure l'intensité ou la tension lorsque l'isolation est nécessaire et qu'une connexion directe ne peut pas être établie.
• La puissance apparente d'un transformateur est la puissance maximale qu'il peut supporter.

Composants des Machines Électriques

Définitions des Pièces

Stator

La partie fixe de la machine (courant continu ou courant alternatif).

Rotor

C'est la partie mobile de la machine (courant et tension).

Carcasse (ou Bâti)

La partie qui supporte la machine et les composants fixes.

Pièces polaires

Ce sont les noyaux du circuit magnétique où les bobinages sont placés.

Entrefer (Gap)

L'écart entre les pièces polaires et le rotor.

Enroulement d'excitation

Il possède un noyau de fer entouré par une bobine à travers laquelle circule le courant d'excitation.

Enroulements et Excitation des Machines

Types d'Enroulements d'Induit

Les enroulements d'induit (armature) sont de plusieurs types :

• En anneau (ring)
• Imbriqués
• Progressifs ou régressifs
• Ondulés
• En tambour

Calcul d'un Enroulement d'Induit

Pour calculer un enroulement d'induit, il est nécessaire de connaître :

• Le nombre d'encoches (slots)
• Le nombre de pôles
• Le nombre de sections par bobine
• Si l'enroulement est progressif ou régressif
• S'il est à une couche ou deux couches
• Le pas de bobinage
• Le pas au collecteur
• Le pas de connexion et le nombre de balais (pinceaux)

Enroulement à Pas de Recouvrement (Lap Winding)

Après avoir parcouru une section d'enroulement, on effectue un tour complet à l'avant pour trouver le début de la réaction immédiate. Cet enroulement se distingue par ses avancées à l'arrière et ses retraits à l'avant. Le bobinage est exactement le même que l'inverse imbriqué.

Modes d'Excitation

Excitation Séparée

L'enroulement de champ est alimenté par une source d'alimentation externe à la machine.

Excitation Série

L'enroulement de champ est connecté en série avec l'induit et la charge, de sorte qu'ils sont parcourus par le même courant généré par l'induit et absorbé par la charge.

Excitation Shunt (Parallèle)

Connecté en parallèle à l'induit et à la charge, il assure la distribution du courant entre eux.

Types de Machines Tournantes

Moteurs Synchrones (CA)

Ce sont des moteurs à courant alternatif (CA) dont la vitesse est constante et dépend de la fréquence du réseau électrique auquel ils sont connectés.

Moteurs à Induction (CA)

Ce sont des moteurs à courant alternatif (CA) dont la vitesse est variable et dépend de la fréquence du réseau électrique auquel ils sont connectés.

Dynamo (Générateur CC)

Un générateur qui convertit le flux magnétique en électricité par le phénomène de l'induction électromagnétique, générant de l'électricité en courant continu (CC).

Moteur Électrique

Convertit l'énergie électrique en énergie mécanique. Il peut fonctionner en courant continu (CC) ou alternatif (CA).