Génératrice synchrone : l’alternateur

Etude en monophasé
1 Constitution
1.1 Rotor
Le rotor porte l’enroulement inducteur.
Il est constitué d’un enroulement parcouru par un courant d’excitation Ie continu créant un champ magnétique 2p polaire. Il possède donc p paires de pôles.
Remarques : il faut apporter le courant à l’inducteur par l’intermédiaire de bagues et de balais.
Sur des petites machine, le rotor peut être constitué par des aimants permanents.
1.2 Stator
Le stator porte l’enroulement induit.
L’enroulement du stator est le siège d’un courant alternatif monophasé.
1.3 Modes de fonctionnement, champ tournant, réversibilité
Fonctionnement en moteur :
Les courants alternatifs de fréquence f dans l’induit (stator) créent dans l’entrefer de la machine, un champ magnétique tournant à la vitesse ns.
Le rotor, siège d’un champ magnétique constant, suit le champ tournant à la même vitesse ns.

Fonctionnement en alternateur :
L’inducteur sur le rotor entraîné par une turbine tournant à la vitesse ns, crée dans l’entrefer de la machine un champ tournant à la vitesse ns.
Ce champ tournant induit aux bornes de l’induit (stator) une f.e.m. e(t) de fréquence f.

La machine synchrone est réversible.

Rappel : toute variation de champs magnétique à travers une bobine créée aux bornes de la bobine une f.é.m. e(t) induite. C’est la loi de Faraday.
1.4 Synchronisme
Le rotor et le champ tournant ont la même vitesse nS. Ont dit qu’ils sont synchrones (d’où l’indice s de ns).
La fréquence f de la f.e.m. ou du courant de l’induit (stator) et la vitesse de synchronisme ns sont liées par la relation :

nS : vitesse de rotation du champs tournant en trs.s-1 ;  : fréquence des courants alternatifs en Hz ; p : nombre de paires de pôles.
1.5 f.é.m. induite

L’enroulement de l’induit (stator) soumis au champ magnétique tournant de l’entrefer est le siège d’une f.é.m. e(t) de valeur efficace E.

E : f.é.m. induit (V) K : constante