Alternateur
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Machines à courant alternatifI. Rappel sur les champs tournants. Nous allons définir la notion de champ tournant. Ces champs sont à la base du principe de fonctionnement des machines électriques tournantes à courants alternatifs. Nous allons nous intéresser à la façon de produire de tels champs à partir d'un courant alternatif, puis à partir d'un système triphasé équilibré de courants.
I.1. Théorème de Leblanc. Considérons un bobinage d'axe Ox parcouru par un courant i( t ) = I. 2 . cos(ω.t ) . Ce r r dispositif permet de créer un champ sur l'axe Ox défini par H = H m . cos(ω.t ).u x
Considérons deux champs H+ et H- de norme constante Hm/2 qui tournent en sens inverse à des vitesses ω et -ω. On constate alors que r r H H r r H r r H H + + H − = m . cos(ωt ).u x + m . sin(ωt ).u y + m . cos( −ωt ).u x + m . sin( − ωt ).u y 2 2 2 2 soit r r r r H + + H − = H m . cos(ωt ).u x = H
Théorème de Leblanc: r r Un bobinage alimenté par un courant i( t ) = I. 2 . cos(ω.t ) crée un champ H = H m . cos(ω.t ).u x qui est équivalent à la somme de deux champs de norme constante Hm/2 qui tournent en sens inverse aux vitesses ω et -ω. Conclusion: Ce théorème permet de comprendre comment obtenir un champ tournant au moyen d'un seul bobinage. Nous verrons que cela permet d'expliquer le fonctionnement des machines monophasées.
I.2 Théorème de Ferraris. Considérons trois bobinages répartis dans l'espace de telle sorte que l'on passe de l'un d'entre eux à son voisin par une rotation de centre O et d'angle 2π/3. Ces bobinages sont alimentés par un système triphasé équilibré de courants. La structure se présente sous la forme suivante
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Courant et champ H résultant étant proportionnels, on a les champs suivants, dans l'axe de chaque bobine: h1 ( t ) = H. cos(ω.t ) dans la direction Ox1. 2.π h 2 ( t ) = H. cos(ω.t − ) dans la direction Ox2. 3 4.π h 2 ( t ) = H. cos(ω.t − ) dans la direction Ox3. 3 En travaillant en complexes pour faire une somme de