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RÉSUMÉ
Cet article est consacré aux principales machines électriques industrielles à courant alternatif, que sont la machine asynchrone (avec moteur à cage ou à bagues) et la machine synchrone. Ces deux machines possèdent des stators, ensemble fixe constitué d’une carcasse et d’un circuit magnétique bobiné, de même type. Pour la machine asynchrone, le couple électromagnétique est transmis à l’arbre par l’intermédiaire de la tôlerie du rotor, qui se présente en une seule pièce. Pour la machine synchrone, on distingue les rotors à pôles saillants et les rotors à pôles lisses.
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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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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 étudions les principales machines électriques industrielles à courant alternatif :
Les alternateurs hydrauliques à axe vertical, les turboalternateurs fonctionnant dans l'hydrogène et les machines spéciales peu répandues de nos jours ne seront pas traités ici (dossiers « Alternateurs hydrauliques et compensateurs » [D 3 540], « Turboalternateurs » [D 3 530]).
Ce dossier fait partie d’une série sur la « construction des machines tournantes » :
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1. Différents types
Les machines à courant alternatif les plus courantes sont la machine asynchrone et la machine synchrone.
1.1 Machine asynchrone
Elle tourne à la vitesse (en tr /min) :
avec :
- f :
- fréquence d’alimentation
- g :
- glissement variable avec la charge
- p :
- nombre de paires de pôles.
Principalement utilisée en moteur, elle fonctionne également en générateur, pour des puissances inférieures à 1 MW, par exemple dans les microcentrales hydroélectriques. Il est alors pratiquement indispensable qu’elle soit couplée à un grand réseau d’alimentation.
On distingue deux types de moteurs asynchrones (dans ce traité, dossier Machines asynchrones [D 3 486]).
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Moteur ou générateur à cage : c’est le plus économique ; il est simple, robuste et d’un entretien presque nul. Il est choisi systématiquement chaque fois qu’on impose ni un couple de démarrage élevé, ni une forte charge inertielle à démarrer.
-
Moteur ou générateur à bagues : plus complexe, il coûte plus cher et nécessite un appareillage auxiliaire et un entretien plus important. Il s’impose chaque fois que l’on a des conditions de démarrage sévères : couple élevé, forte inertie, courant d’appel réduit sur le réseau. Le rotor de la machine peut dans ce cas être alimenté par un convertisseur électronique, dont la puissance apparente est d’environ le tiers de la puissance de la machine. Cela permet de faire fonctionner la machine dans une plage de vitesse depuis 50 % environ de la vitesse de synchronisme jusqu’à la vitesse nominale, sur une charge de type ventilateur....
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