LES GENERATRICES A COURANT CONTINU
Une génératrice électrique transforme l'énergie mécanique qu'il reçoit en énergie électrique. Son rôle est donc à partir de la rotation du rotor, le stator nous fournit un courant électrique. Nécessité d'un moteur d'entraînement.
1. Génératrice à excitation séparée
a) Schéma de principe et équations
Étude à vide
Une machine fonctionne à vide quand il n'y a pas de charge, à vide la génératrice ne débite sur aucune charge donc le courant I est nul.
Caractéristique interne (ou caractéristique à vide) : E = f( iex )
Cette courbe se trace en maintenant la vitesse n constante.
• Caractéristique de la Fém à vide en fonction de la vitesse
c) Étude en charge
• Réaction d'induit
A vide le courant d'excitation i crée le flux principal
En charge le courant induit crée un flux de réaction qui s »ajoute verticalement au flux principal.
2. Génératrice à excitation shunt:
La génératrice shunt est une génératrice dite auto excitation car le circuit inducteur est alimenté par l'induit.
a) Schéma et équation
b) Étude à vide
La caractéristique à vide est la même que celle d'une génératrice à excitation séparée. Mais à la mise en route de la génératrice shunt se pose le problème de l'amorçage. En effet quand la machine est entraînée en rotation, deux choses peuvent arrivées :
- soit le courant iex augmente Er et ceci jusqu'à la tension nominale : on dit que la génératrice s'amorce ;
- soit le courant i diminue Er et la tension aux bornes de l'induit sera donc nul : on dit que la génératrice ne s'amorce pas.
Dans ce dernier cas, pour obtenir l'amorçage il faut d'une part inverser soit les polarités de l'inducteur soit le sens de rotation de l'induit, et d'autre part que la résistance totale du circuit inducteur soit inférieure à la résistance critique Rcr.
Le point de fonctionnement à vide Pv est le point d'intersection de la courbe à vide Ev = f( iex ) et de la droite des inducteurs d'équation Uv = Ev = ( r + rhex ).iex.
c)Étude en charge
La caractéristique en charge U = f( I_F ) se trace à n = cte et est plus plongeante que celle de la génératrice à excitation séparée. En court-circuit, la génératrice shunt se désamorce car le circuit inducteur est aussi court-circuité.
3. Génératrice à excitation série
L'enroulement inducteur est en série avec l'induit et comporte peu de spires. Sa résistance est très faible par rapport à celle de la génératrice shunt.
a) Schéma et équations
b) Étude à vide
A vide la tension U = Ev se limite á la f.é.m rémanente, donc la génératrice série ne s'amorce pas à vide. Pour relever la caractéristique Ev = f(I), on procède á une excitation séparée avec l'enroulement série.
c) Étude en charge
Comme la génératrice à excitation shunt, il faut que flux crée par l'enroulement série renforce le flux rémanent pour avoir l'amorçage.
3. Génératrice à excitation composée:
Deux montages possibles selon le branchement de l'enroulement shunt par rapport à l'enroulement série :
a) Étude à vide :
A vide le courant qui traverse l'enroulement série est très faible ou nul, donc le flux crée par cet enroulement est négligeable devant celui crée par l’enroulement shunt; la génératrice composée se comporte donc à vide comme une génératrice shunt.
b) Étude en charge :
Si le courant de charge apparaît, deux cas de fonctionnement peuvent être constatés ;
Flux additifs: le flux créé par l'enroulement série renforce le flux de l’enroulement shunt
Flux soustractifs : le flux créé par l'enroulement série s'oppose le flux de l’enroulement shunt
Équations :
Courbe
