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RÉSUMÉ
Cet article traite des caractéristiques générales des principales machines électriques tournantes. Ce dispositif électromagnétique transforme de l’énergie mécanique en énergie électrique, ou inversement, selon qu’il est générateur ou moteur. Ses atouts sont nombreux ; simple d’installation et de liaison, il présente une souplesse de fonctionnement et un excellent rendement, pour un entretien réduit. Son dimensionnement électrique et mécanique impose la détermination des forces développées à l’intérieur de la machine. Les influences qu’elle subit de l’environnement ainsi que celles qu’elle y exerce doivent être prises en compte lors de sa conception.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Patrick BRUTSAERT : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure des Arts et Métiers (ENSAM) - Ingénieur au Service Études Machines Tournantes - Société Jeumont S.A.
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Daniel LALOY : Ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité (Supelec) - Responsable du laboratoire - Société Jeumont S.A.
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Philippe ROBERT : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Ingénieurs Électriciens de Grenoble (ENSIEG) - Ingénieur au Service Études Machines Tournantes - Société Jeumont S.A.
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Damien VERBEKE : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Électrochimie et d’Électrométallurgie de Grenoble (ENSEEG) - Ingénieur au Service Études Machines Tournantes - Société Jeumont S.A.
INTRODUCTION
Dans ce dossier, nous présentons les caractéristiques générales des principales machines électriques industrielles. Les alternateurs hydrauliques à axe vertical, les turboalternateurs fonctionnant dans l’hydrogène ne sont pas traités ici (cf. « Alternateurs hydrauliques et compensateurs » [D 3 540], Turboalternateurs [D 3 530], dans ce traité).
Ce dossier fait partie d’une série sur la « Construction des machines tournantes » :
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[D 3 570] « Caractéristiques » ;
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Construction des machines tournantes. Éléments constitutifs « Éléments constitutifs » ;
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Construction des machines tournantes- Machines à courant alternatif « Machines à courant alternatif » ;
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Construction des machines tournantes- Machines à courant continu « Machines à courant continu » ;
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Construction des machines tournantes- Machines à aimants à fort couple « Machines à aimants de fort couple » ;
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5. Influence de la machine électrique sur l’environnement
5.1 Bruit
Les influences exercées par la machine électrique sur l’environnement correspondent, en général, à des nuisances, au premier rang desquelles figure le bruit.
Toute machine électrique provoque des bruits d’origine mécanique et magnétique, dus à la rotation des parties tournantes, et des bruits d’origine aérodynamique, dus à la ventilation et à la turbulence de l’air autour des parties tournantes ; pour les moteurs à collecteur, on trouvera, de plus, le bruit des balais.
Les machines électriques alimentées par convertisseurs électroniques génèrent des bruits magnétiques supplémentaires induits par les harmoniques de courant.
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Les bruits d’origine magnétique ont plusieurs causes qui résultent soit des forces radiales d’attraction entre le rotor et le stator, soit des forces tangentielles qui s’exercent sur les conducteurs, soit des forces longitudinales liées à certaines dissymétries.
ExemplePar exemple, un mauvais choix du rapport entre les nombres d’encoches au stator et au rotor, dans un moteur asynchrone à cage est souvent générateur de bruit magnétique, les forces radiales créées, dans ce cas, étant prépondérantes dans la génération du bruit.
L’expérience des constructeurs électriciens permet de limiter, dans une très large mesure, le risque de bruit magnétique.
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Parmi les bruits d’origine mécanique, non spécifiques aux machines électriques, nous citerons les bruits de roulement : les pistes de roulement et les corps roulants ne sont jamais parfaitement ronds, et l’on comprend que les ondulations affectant la piste des bagues ou les éléments roulants soient génératrices de vibrations et de bruit.
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L’excitation mécanique de la carcasse d’un moteur électrique par la machine qu’il entraîne peut faire croire, parfois, à un rayonnement acoustique dû au moteur lui-même, alors que celui-ci n’est pas en cause. Généralement, pour les grosses machines, le bruit mécanique d’un moteur électrique en bon état de fonctionnement est tout à fait négligeable par rapport aux autres types de bruit.
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Les bruits d’origine aérodynamique sont beaucoup plus fréquents. On distingue les bruits dus aux ventilateurs,...
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