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RÉSUMÉ
Cet article traite des caractéristiques générales des principales machines électriques tournantes. Ce dispositif électromagnétique transforme de l’énergie mécanique en énergie électrique, ou inversement, selon qu’il est générateur ou moteur. Ses atouts sont nombreux ; simple d’installation et de liaison, il présente une souplesse de fonctionnement et un excellent rendement, pour un entretien réduit. Son dimensionnement électrique et mécanique impose la détermination des forces développées à l’intérieur de la machine. Les influences qu’elle subit de l’environnement ainsi que celles qu’elle y exerce doivent être prises en compte lors de sa conception.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Patrick BRUTSAERT : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure des Arts et Métiers (ENSAM) - Ingénieur au Service Études Machines Tournantes - Société Jeumont S.A.
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Daniel LALOY : Ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité (Supelec) - Responsable du laboratoire - Société Jeumont S.A.
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Philippe ROBERT : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Ingénieurs Électriciens de Grenoble (ENSIEG) - Ingénieur au Service Études Machines Tournantes - Société Jeumont S.A.
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Damien VERBEKE : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Électrochimie et d’Électrométallurgie de Grenoble (ENSEEG) - Ingénieur au Service Études Machines Tournantes - Société Jeumont S.A.
INTRODUCTION
Dans ce dossier, nous présentons les caractéristiques générales des principales machines électriques industrielles. Les alternateurs hydrauliques à axe vertical, les turboalternateurs fonctionnant dans l’hydrogène ne sont pas traités ici (cf. « Alternateurs hydrauliques et compensateurs » [D 3 540], Turboalternateurs [D 3 530], dans ce traité).
Ce dossier fait partie d’une série sur la « Construction des machines tournantes » :
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4. Influence de l’environnement sur la réalisation d’une machine électrique
4.1 Facteurs climatiques
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Les températures maximales admissibles en fonctionnement, au niveau des bobinages, sont définies par la classe d’isolation des matériaux isolants ; on conçoit donc facilement que la température ambiante influe sur le dimensionnement de la machine ou son domaine d’utilisation : dans une ambiante élevée, pour une même température finale, la puissance de fonctionnement sera plus faible.
Nota :la norme EN60034-1 précise les limites d’échauffements des machines en fonction de leur mode de refroidissement et des classes thermiques du système d’isolation.
Nota :la norme EN60034-3 précise des règles spécifiques aux alternateurs électriques entraînées par des turbines à gaz. En effet, la limite de puissance est alors spécifiée en fonction de la température d’air extérieur, utilisé à la fois pour le fonctionnement de la turbine à gaz et pour le refroidissement de l’alternateur.
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De la même façon, l’ altitude influe sur l’efficacité de la ventilation et donc sur l’évacuation des pertes.
Nota :les deux facteurs, température ambiante et altitude, sont d’ailleurs pris en compte dans les normes relatives aux machines tournantes. En particulier, la norme EN60034-1 précise le mode de prise en compte de l’altitude dans la conception de la machine (tableau 5). Elle indique les corrections à apporter lors des tests et des mesures d’échauffements, pour prendre en compte l’effet de l’altitude sur le comportement de la machine (tableau 6).
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D’un autre point de vue, des températures anormalement basses obligent le constructeur à utiliser des matériaux adéquats (certains aciers deviennent fragiles, les plastiques deviennent cassants).
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L’humidité peut avoir une influence sur les isolants, par exemple une baisse de la résistance d’isolement lors de condensations se produisant à l’arrêt. L’utilisation de l’imprégnation globale des bobinages a beaucoup amélioré la tenue à l’humidité ; néanmoins, dans certains cas, on emploie des résistances de réchauffage...
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