Les alternateurs

Éclairage Et Installation Électriques 1961

Ce serait trop simple si les alternateurs étaient conçus de même façon que les génératrices, c'est-à-dire avec une ou plusieurs bobines. Ce serait vraiment trop beau et trop facile.

Mais que voulez-vous, ils sont faits autrement !

La disposition des alternateurs est mécaniquement tout juste l'opposé de celle des génératrices. Les alternateurs font tourner le champ magnétique mais maintiennent l'induit en place.

Les alternateurs pourraient fort bien être construits en augmentant le nombre des enroulements des bobines dans les génératrices à courant alternatif, et en évacuant le courant produit, au moyen de bagues collectrices. Une bobine à enroulements multiples stimulerait le voltage à un potentiel utilisable.

Mais très peu d'alternateurs sont agencés de cette façon. Ils sont plutôt disposés comme les génératrices à courant continu, sauf que le collecteur y est remplacé par un jeu de bagues collectrices (slip rings).

L'alternateur doit généralement fournir un voltage bien supérieur à celui de la génératrice à courant continu. Par la suite, les transformateurs peuvent réduire le voltage élevé produit par les alternateurs, à un voltage plus faible et moins dangereux à manipuler.

Or, une telle transformation ne peut s'opérer avec le courant continu: les transformateurs ne fonctionnent pas sur le courant continu.

Dans la génération d'un potentiel élevé (tel que 25,000 volts par exemple), on ne peut utiliser les bagues collectrices. En effet, tout potentiel supérieur à 1,000 volts ne peut se transmettre par glissement, à cause des arcs électriques qui en jailliraient dangereusement.

Ces arcs sont des éclairs en miniature sautant du balai à la bague collectrice, et y creusant à la longue des cavités qui la transperceraient.

Avec un potentiel dépassant les 1,000 volts, les arcs peuvent sauter de bague à bague, de balai à balai, d'un balai au bâti.

Il est donc évident que les bagues collectrices ne peuvent être utilisées pour capter un potentiel élevé de courant alternatif et le transmettre à l'extérieur de l'alternateur.

ROTOR et STATOR

Afin d'éliminer les arcs électriques, toujours dangereux, et de produire un voltage aussi élevé, les fils sont maintenus immobiles, tandis que le champ magnétique vient les traverser.

Voilà tout le secret de l'alternateur !

Les pôles du champ sont montés sur un axe de rotation. Voilà le rotor de l'alternateur. Le courant d'amorçage destiné aux pôles, qui est continu, doit parvenir au rotor en passant par des bagues collectrices.

Ce courant continu d'amorçage, ordinairement de 110 ou 220 volts, est d'un potentiel assez bas pour permettre l'usage de bagues collectrices.

L'induit est enroulé comme une bobine à enroulements multiples dans un bâti ajouré. Le bâti est immobile: c'est le stator de l'alternateur.

La fig. 35 illustre la coupe d'un alternateur à 4 pôles.

Fig. 35.— Alternateur à quatre pôles.

L'appareil fonctionne comme suit. Le rotor avec son champ magnétique se meut à l'intérieur du stator. Lorsque les enroulements du stator interceptent les lignes de force du rotor, ils induisent un certain potentiel.

Figurez-vous que le rotor de la fig. 35 est en mouvement. Les lignes de force émanées du pôle N traversent d'abord le côté gauche du stator.

Après un quart de tour, la situation est inversée. Les lignes de force du pôle S en traversent le côté gauche, et le courant se renverse dans tous les enroulements du stator. Il en résulte inversion correspondante de la direction du champ magnétique.

 Lorsque ces lignes de force sont renversées, le potentiel induit l'est aussi, et l'on obtient ainsi un courant alternatif.

L'alternateur engendre un potentiel élevé grâce aux enroulements nombreux du rotor et de son stator. Le rotor à enroulements multiples produit de puissantes lignes de force.

Et le stator à enroulements multiples est connecté en séries, accumulant ainsi le potentiel. La combinaison de plusieurs conducteurs, qui interceptent un champ magnétique puissant, produit un voltage élevé.

En suivant la marche du courant dans un alternateur (en fig. 36 par exemple) comme vous l'avez fait dans l'anneau de Gramme, vous noterez la similitude du principe des deux appareils. Le courant pénètre par le fil positif d'amenée au stator et parcourt les enroulements. Il recueille le potentiel induit et s'échappe par le fil de sortie négatif du stator.

Fig. 36.— Marche du courant dans un alternateur.

Il parcourt ensuite le circuit d'utilisation, qui lui ravit son voltage, puis retourne au stator pour recommencer le cycle. Le fait que le courant alternatif renverse sa direction périodiquement n'affecte en rien ce cycle. Que le courant soit positif ou négatif, il recueille le potentiel de l'alternateur et libère le voltage dans le circuit d'utilisation.

DES APPAREILS SUR COMMANDE

Des circuits d'utilisation différents requièrent l'usage de génératrices diverses.

Un circuit à courant alternatif requiert un alternateur ; un circuit consommant du courant continu nécessite l'usage d'un générateur.

D'autres exigences spécifiques entraînent l'emploi de divers systèmes de connexions à l'intérieur des génératrices.