Générateur électrique Article, Signification, Explication

Table of contents

1 Généralités 2 Générateur de courant continu 2.1 Constitution 2.2 Précaution 3 Générateur de courant alternatif 3.3 Principe de l'alternateur synchrone 3.4 Différents types d'alternateurs

Généralités

Les générateurs électriques sont des machines électrotechniques destinées à transformer une énergie mécanique qui leur est fournie en énergie électrique.

Générateur de courant continu

Une génératrice de courant continu appelée populairement dynamo est comme beaucoup de générateurs électriques une machine tournante. Elle fut inventée par Zénobe Gramme.

Constitution

C'est la même machine qui fonctionne soit en moteur soit en génératrice. La constitution de la machine est détaillée dans l'article moteur électrique à la section moteur à courant continu.

Précaution

Ce type de génératrice étant réversible, elle devient facilement un moteur électrique, ce qui implique que lors de son arrêt la dynamo doit être déconnectée de sa charge si celle-ci peut lui fournir un courant en retour : batterie, autre dynamo.

• Cette dernière caractéristique a été utilisée dans les petites automobiles des années 1970, un système de relais connecte la batterie pour fournir un courant à la dinastar qui démarre le moteur à explosion et passe automatiquement en dynamo lorsque celui-ci atteint un certain régime.

Machine à courant continu: La dynamo

Générateur de courant alternatif

Un alternateur est une machine rotative qui convertit l'énergie mécanique fournie par un moteur (turbine, diesel, éolienne...) en énergie électrique à courant alternatif.

Plus de 95 % de l’énergie électrique est produite par des alternateurs synchrones : machines électromécaniques fournissant des tensions de fréquences proportionnelles à leur vitesse de rotation Ces machines sont moins coûteuses et ont un meilleur rendement que les machines à courant continu (dynamos) qui délivrent des tensions continues (95 % au lieu de 85 %).

Les machines asynchrones en fonctionnment hypersynchrone (fréquence de rotation supérieur à la fréquence de synchronisme) fournissent également de l'énergie au réseau alternatif auquel elle sont connectées.

Principe de l'alternateur synchrone

Les machines étant toutes réversibles, on se reportera à l'article moteur électrique section Moteurs à courant alternatif

Cette machine est constituée d'un rotor (partie tournante) et d'un stator (partie fixe).

• Le rotor est l' inducteur.
  • Il peut être un aimant permanent, la régulation de la tension de sortie sera effectuée en régulant la vitesse de rotation de l'alternateur (mais la fréquence du courant variera également). C'est le principe de la dynamo de vélo qui est en fait un petit alternateur.
  • Plus couramment un électroaimant assure l'induction, ce bobinage est alimenté, à l'aide d'une double bague avec balais, en courant continu produit par un excitateur à diodes tournantes, sans balais ou une alimentation extérieure. Un système de régulation permet l'ajustement de la tension et de la phase du courant produit.
• Le stator est l'induit. Il est constitué d'enroulements qui vont être le siège de courant électrique alternatif induit par le champ magnétique en mouvement de l'inducteur.

Différents types d'alternateurs

• Dans les alternateurs industriels, l'induit est constitué de trois enroulements disposés à 120° qui fournissent un système de courants alternatifs triphasés.
  • Dans les centrales électriques thermiques (nucléaires ou classiques), une turbine à vapeur ou une turbine à gaz tournant à grande vitesse est couplée à un turboalternateur. Ce type de générateur tourne généralement à 1500 tours/minute (rotor à 4 pôles) ou à 3000 tours/minute (rotor à deux pôles), pour les réseaux de distribution à 50 Hz. La puissance électrique fournie par un des turboalternateurs d'une centrale nucléaire dépasse 1 gigawatt.
  • Les centrales hydrauliques, dont les turbines tournent plus lentement, ont des rotors comportant un nombre important de pôles (14, 16 pôles). L'axe de rotation de l'arbre peut être vertical ou horizontal et le diamètre de cet arbre est grand.
  • Les gros groupes électrogènes utilisent généralement un moteur diesel lent. Dans ce cas, le rotor de l'alternateur ressemble beaucoup à celui d'un alternateur 'hydraulique', avec un nombre élevé de pôles, un grand diamètre et un grand moment d'inertie absorbant les variations de vitesse de rotation de l'arbre du moteur diesel.

• Dans les alternateurs domestiques (groupe électrogène monophasé), l'induit est constitué d'un seul enroulement.

Les alternateurs embarqués (véhicule automobile) sont des alternateurs triphasés munis d'un système (diodes) de redressement, qui permet d'obtenir un courant continu sous une tension d'environ 14 volts pour recharger une batterie fournissant l'énergie électrique lorsque le moteur du véhicule est à l'arrêt.

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