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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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Influence de l’environnement sur la réalisation d’une machine électrique
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3. Ventilation et refroidissement
le lecteur pourra se reporter à l’article Refroidissement des machines électriques tournantes .
3.1 Rôle
La transformation de l’énergie mécanique en énergie électrique, ou inversement, ne peut s’effectuer sans pertes, l’énergie ainsi perdue étant transformée en chaleur.
La ventilation a pour but d’extraire les pertes internes de leurs différentes sources et d’assurer un refroidissement aussi homogène que possible des bobinages pour conserver aux matériaux isolants la longévité que peut attendre l’utilisateur. L’efficacité de la ventilation est primordiale en ce qui concerne le dimensionnement d’une machine électrique.
Il faut noter, cependant, que cette ventilation, s’effectuant le plus souvent par circulation d’air, engendre elle aussi des pertes mécaniques dues au frottement de l’air sur les différentes parois de la machine, dont celles des évents pratiqués dans le circuit magnétique, et au rendement des ventilateurs. Plus les pertes internes de la machine sont importantes, plus le débit d’air devra être élevé et plus les pertes mécaniques de ventilation seront grandes dans un même dimensionnement.
Dans de nombreux cas, la ventilation est attelée, ce qui signifie que c’est le rotor de la machine qui entraîne le mouvement de l’air. Dans certains cas, notamment pour les machines à rotor feuilleté (machines asynchrones ou synchrones lisses à pôles feuilletés), les évents de ventilation du rotor suffisent à assurer un débit d’air suffisant. Dans d’autres cas, notamment les alternateurs hydrauliques, on adjoint sur l’arbre un ventilateur axial, radial ou axio-radial de façon à garantir un débit d’air suffisant.
Parfois, un ventilateur externe entraîné séparément est installé, notamment dans le cas des machines à vitesse variable, où, à faible vitesse de rotation, une ventilation attelée ne serait pas suffisante. Dans ce cas, il faut prendre en compte l’énergie consommée par ce système de ventilation dans la détermination du rendement de la machine.
HAUT DE PAGE3.2 Appellations normalisées des différents systèmes de refroidissement
La Commission électrotechnique...
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