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RÉSUMÉ
Cet article présente les éléments constitutifs des principales machines électriques industrielles. Pour chacun d’eux, il détaille le rôle, la constitution, les matériaux et le dimensionnement. Toute machine électrique est composée d’un stator, d’un rotor et de paliers, qui soutiennent le rotor et assurent sa libre rotation. L’arbre est un organe de transmission du mouvement de rotation. La partie active d’une machine est formée d’un ensemble de conducteurs chargé de véhiculer les courants, et d’un circuit magnétique dont les fonctions principales sont la canalisation des lignes d’induction magnétiques, le maintien des conducteurs et la conduction thermique des conducteurs vers les zones de refroidissement (canaux de ventilation, entrefer).
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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
Ce dossier fait partie d’une série sur la « Construction des machines tournantes » :
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Construction des machines tournantes. Caractéristiques « Caractéristiques » ;
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Construction des machines tournantes. Éléments constitutifs « Éléments constitutifs » ;
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Construction des machines tournantes- Machines à courant alternatif « Machines à courant alternatif » ;
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Construction des machines tournantes- Machines à courant continu « Machines à courant continu » ;
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Construction des machines tournantes- Machines à aimants à fort couple « Machines à aimants de fort couple » ;
Dans ce dossier, nous présentons les éléments constitutifs des principales machines électriques industrielles.
Les éléments constitutifs des machines à aimants permanents de fort couple sont traités dans le dossier Construction des machines tournantes- Machines à aimants à fort couple.
Une machine électrique est formée d’un stator, d’un rotor et de paliers, l’arbre servant d’organe de transmission. Le stator comprend une carcasse dans laquelle est monté le circuit magnétique avec son bobinage.
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1. Carcasse
1.1 Rôle
La carcasse sert de support, transmet les efforts à l’assise de la machine, joue le rôle d’enveloppe, assure la protection contre les agents extérieurs et guide l’air de ventilation ; elle agit aussi parfois comme échangeur thermique ; c’est le cas des carcasses coulées des moteurs à ailettes ou des moteurs fermés à tubes.
Dans certains cas, comme dans les machines à courant continu et dans l’alternateur inversé, la carcasse peut aussi servir de circuit magnétique. Une description plus spécifique de cette partie des machines est donnée dans les articles [D 3 472] et [D 3 473] qui étudient la conception des stators (carcasse et circuit magnétique bobiné) dans le cas des machines respectivement à courant alternatif et à courant continu.
HAUT DE PAGE1.2 Divers modes de réalisation
Les carcasses peuvent être réalisées en métal coulé (fonte, acier ou aluminium) ; c’est le cas des petites machines, par exemple le moteur asynchrone à ailettes de refroidissement (figure 1 a).
Pour des puissances plus importantes, supérieures à quelques centaines de kilowatts, la construction mécanosoudée s’impose ; elle est réalisée en tôles d’acier découpées, cintrées et soudées (figure 1 b).
Les carcasses sont étudiées pour recevoir le circuit magnétique bobiné et, éventuellement, un échangeur thermique, incorporé ou non, et des paliers flasqués.
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