Ingénieur électrique et informatique industriel

Sommaire :

Remerciement :        3

I – Généralités :        4

1 - Fonctionnement générale d’un alternateur :        4

2 - Description des parties essentielles d’un alternateur :        8

II – Description d’un alternateur à pôles saillants :        10

1 - Inducteur :        10

2 - Induit :        10

III – Fonctionnement d’un alternateur à pôles saillants :        11

1 - Principe de fonctionnement :        11

2 - Etude de l’équation de la f.e.m :        12

IV – Réaction d’induit, diagramme de blondel :        13

1 - Réaction magnétique d’induit :        13

2 - Présentation du Diagramme de Blondel :        14

3 - Détermination de lꙍ, α et τ :        15

V – Conclusion :        16

Remerciement :

Nous tenons à remercier dans un premier temps, toute l’équipe pédagogique de l’Institut Supérieur d'inGénierie et des Affaire et les intervenants professionnels responsables de notre formation.

Avant d’entamer ce rapport, nous profitons de l’occasion pour remercier tout d’abord notre professeur Mr.SALHI qui nous a donné la possibilité d’effectuer un tel intéressant projet, ainsi de son générosité en matière des Machines Electriques.

Nous le remercions également pour l’aide et les conseils concernant les missions évoquées dans ce rapport qu’il nous a apporté lors des différents suivis, et de la confiance qu’il nous a témoigné.

Nous tenons à remercier nos professeurs de nous avoir incités à travailler en mettant à notre disposition leur expérience et leur compétence.

I – Généralités :

1 - Fonctionnement générale d’un alternateur :

A - Phénomènes d'induction

Action mutuelle de deux aimants :

[pic 1]

Induction magnétique :

[pic 2]

Induction électromagnétique :

[pic 3]

B – Application à l’alternateur[pic 4]

On nomme alternateurs, les générateurs de courant alternatif. La plupart sont des machines très puissantes en service dans les centrales thermiques ou hydrauliques.

Les f.é.m. alternatives sont produites par induction, c’est-à-dire par déplacement relatif d’un circuit induit par rapport à un circuit inducteur.

Un courant continu passe dans les bobines de l’inducteur et aimante les pôles. Les lignes d’induction sortent par chaque pôle nord, traversent l’entrefer entre les pièces polaires et le stator, puis bifurquent à gauche et à droite pour passer dans les deux pôles sud voisins après avoir traversé une seconde fois l’entrefer.

Actuellement, pour les alternateurs de grande puissance, l’induit est fixe et l’inducteur mobile. Deux formes sont adoptées : les alternateurs à pôles inducteurs saillants, dont la vitesse est relativement lente, sont entraînés par des turbines hydrauliques, des moteurs à gaz ou diesel ; les turbo-alternateurs à inducteurs lisses, sont accouplés à des turbines à vapeur ou hydrauliques tournant à grande vitesse.

2 - Description des parties essentielles d’un alternateur :

A - Le Stator

Le stator comprend un circuit magnétique constitué par un empilage de tôles en forme de couronne, isolées les unes des autres pour limiter les courants de Foucault. L’ensemble des couronnes avec leur isolation est fortement serré, il constitue le circuit magnétique du stator.

Dans sa partie intérieure, le circuit magnétique comporte des encoches uniformément réparties dans lesquelles vient se loger l’enroulement triphasé du stator. Le circuit magnétique du stator est en fer afin d’augmenter le champ magnétique engendré par le rotor, il supporte le bobinage du stator. Le bobinage d’un stator triphasé comprend trois bobines décalées l’une par rapport à l’autre de 120°.

Les deux extrémités de l’enroulement aboutissent chacune à une borne à la plaque de bornes de la machine. Elles constituent l’entrée et la sortie de l’enroulement. Elles ne sont pas connectées ensemble : l’enroulement est ouvert. C’est à l’utilisateur de réaliser le couplage. Parce que l’induit est fixe, on peut isoler fortement ses conducteurs ; aussi, construit-on des alternateurs qui produisent des f.é.m. atteignant jusqu’à 15 000 volts

B - Le Rotor

Le rotor qui tourne à l’intérieur du stator immobile. Le rotor porte, dans les encoches disposées à sa périphérie, un enroulement parcouru par un courant continu. Le courant continu provient du système d’excitation.

Le rotor excité, en tournant, produit un champ tournant avec lui. Ce champ tournant engendre des forces électromotrices dans chacune des phases de l’enroulement du stator.

Les pôles sont alternativement nord et sud ; leur nombre total 2 p est toujours paire. Certains rotors n’ont que 4 pôles, il en est qui en possèdent plusieurs dizaines. Si les différentes phases du stator sont fermées sur un circuit extérieur, elles sont parcourues par des courants alternatifs.

L’ensemble de ces courants produit un champ tournant dans le même sens et à la même vitesse que le rotor. Le champ du rotor est proportionnel au courant d’excitation ; le champ du stator est proportionnel au courant I dans les phases de l’enroulement du stator.

[pic 5]

II – Description d’un alternateur à pôles saillants :

1 - Inducteur :

Il est formé de noyaux polaire dont la forme est calculée pour donner une F.e.m sinusoïdal, fixé sur la jante d’un volant en acier. Ces noyaux sont entourés de bobines connecté en série recevant du courant continu par deux frotteur fixes et deux bagues isolé tournant avec le rotor.

...