Fiche de révision : Induction et alternateurs

📋 Plan du Cours

1. Découverte de l’induction et premières machines
2. Alternateur et dynamo
3. Constitution de l’alternateur
4. Production de la tension alternative
5. Fréquence et vitesse de rotation
6. Calcul de la vitesse de rotation

📅 Repères chronologiques

1. 1831Michael Faraday met en évidence l’induction électromagnétique.
2. 1832Antoine-Hippolyte Pixii réalise une machine magnéto-électrique où un aimant tourne devant des bobines pour produire un courant électrique induit qui change périodiquement de sens.
3. 1871Zénobe Gramme met au point une génératrice à courant continu particulièrement performante, qui connaît rapidement des usages industriels.

📖 1. Découverte de l’induction et premières machines

📝 Points essentiels

• Un dispositif de commutation peut redresser le courant périodique produit par la machine de Pixii.

💡 Astuce mémo

Faraday découvre, Pixii construit, Gramme industrialise

📖 2. Alternateur et dynamo

★ À maîtriser

📌 Un alternateur délivre une tension alternative qui change périodiquement de signe, tandis qu’une dynamo historique utilise un collecteur ou commutateur pour délivrer au circuit extérieur une tension de polarité constante.

Compléments

📌 Dans une dynamo historique, la tension de polarité constante peut faire circuler un courant continu si le circuit extérieur est fermé.

📖 3. Constitution de l’alternateur

🔑 Notions clés & Définitions

• Rotor : Partie tournante de l’alternateur et inducteur, qui peut être un aimant ou un électroaimant.
• Stator : Partie fixe de l’alternateur constituée de bobines.

💡 Astuce mémo

Rotor mobile, stator fixe

📖 4. Production de la tension alternative

★ À maîtriser

• La rotation du rotor crée un mouvement relatif entre l’inducteur et les bobines fixes, ce qui fait varier au cours du temps la situation magnétique au niveau des bobines et induit une tension alternative à leurs bornes.

Compléments

📌 Lorsque le circuit de l’alternateur est fermé, la tension alternative aux bornes du stator y fait circuler un courant alternatif.

💡 Astuce mémo

Rotation → variation magnétique → induction

📖 5. Fréquence et vitesse de rotation

🔑 Notions clés & Définitions

• Fréquence : Nombre de périodes complètes réalisées en une seconde.

★ À maîtriser

• Lorsqu’une paire de pôles magnétiques passe devant une bobine, le signal réalise un cycle complet ; ainsi, un tour du rotor comportant p paires de pôles produit p périodes.

📐 Formule - La fréquence produite par un rotor de vitesse v tours par seconde et comportant p paires de pôles vérifie $f = p v$.

Compléments

📐 Formule - La vitesse de rotation du rotor en tours par seconde s’exprime par $v = \frac{f}{p}$.

📖 6. Calcul de la vitesse de rotation

★ À maîtriser

📌 À fréquence fixée, augmenter le nombre de paires de pôles diminue la vitesse de rotation nécessaire, puisque $v = \frac{f}{p}$.

Compléments

• Pour p = 2 paires de pôles et v = 10 tr·s⁻¹, le signal réalise 20 périodes par seconde, soit une fréquence de 20 Hz.

• Pour convertir une vitesse de tours par seconde en tours par minute, on multiplie sa valeur par 60.