Présentation
Auteur(s)
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Philippe LECONTE : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Arts et Métiers et de l’École Supérieure des Techniques Aérospatiales - Ingénieur recherche et essais en aéroélasticitéOffice national d’études et de recherches aérospatiales (ONERA)
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Marc RAPIN : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Arts et Métiers - Ingénieur d’études en aéroélasticitéOffice national d’études et de recherches aérospatiales (ONERA)
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Edmond SZECHENYI : Directeur de l’Institut AérotechniqueConservatoire national des arts et métiers (CNAM)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les éoliennes sont une forme très ancienne d’exploitation du vent. Toutefois, les années 1970-2000 ont vu une importante évolution à la fois de leur utilisation de par le monde et de leur conception. Cet article s’attache principalement à décrire le principe de fonctionnement des machines à axe horizontal qui sont maintenant les plus répandues.
Le lecteur se reportera utilement aux articles de ce traité sur les Énergies éoliennes et les Hélices aériennes.
Les éoliennes ont bénéficié des progrès technologiques et scientifiques qui ont été apportés dans différents domaines de l’ingénieur : aérodynamique, structure, matériaux, électrotechnique, etc. (figure 1). Les principes qui gouvernent les rotors de ces machines s’apparentent ou sont issus de ceux des hélices et rotors d’hélicoptère. Cet article permet de donner une vision globale des aspects liés à l’éolien, d’appréhender, sans être exhaustif, les thématiques impliquées et ses spécificités.
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VERSIONS
- Version archivée 2 de avr. 2009 par Marc RAPIN, Philippe LECONTE
- Version archivée 3 de janv. 2017 par Marc RAPIN, Philippe LECONTE
- Version courante de août 2024 par Marc RAPIN
DOI (Digital Object Identifier)
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Machines hydrauliques, aérodynamiques et thermiques
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Implantation sur site6. Génération de puissance
Comme évoqué 2.3, les deux principales utilisations de la puissance électrique produite par une éolienne sont soit la charge d’accumulateurs, soit la connection à un réseau de distribution. Si une dynamo à courant continu ou un alternateur monophasé muni d’un redresseur conviennent parfaitement dans le cas de la recharge de batteries, on conçoit aisément que la génération de puissance électrique en raccordement sur un réseau existant pose un certain nombre de problèmes. Il est en effet primordial d’éviter toute interaction néfaste entre production et consommation.
Les réseaux de distribution fonctionnent généralement sur le principe du courant alternatif à trois phases. Certaines différences peuvent toutefois se rencontrer, comme par exemple la fréquence du courant (60 Hz aux États-Unis, 50 Hz dans la majeure partie du monde). Les constructeurs doivent donc pouvoir proposer des machines adaptées aux divers marchés.
Voici donc une présentation succincte de différents types de générateurs électriques que l’on peut trouver sur des éoliennes, et des modes de raccordement au réseau.
6.1 Générateur synchrone
Le principe de fonctionnement est basé sur la création d’une variation de flux magnétique par la rotation d’un aimant (nommé rotor) passant devant les faces de trois bobines fixes (appelées stator) alimentées par le réseau (figure 29). Cette variation provoque l’apparition d’une force électromotrice d’induction dans chacune des bobines, créant ainsi un courant triphasé. Dans ce type de générateur, la rotation de l’aimant, entraîné par le rotor de l’éolienne, doit être synchrone avec l’excitation des bobines, d’où son appellation.
Les générateurs synchrones à aimant permanent sont assez peu utilisés dans les éoliennes...
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