Fonctionnement de la machine synchrone

Introduction

La machine synchrone est de nos jours la seule solution permettant de produire de l'électricité en grandes quantités. Cette machine souvent méconnue possède des phénomènes physiques très intéressants que nous allons pouvoir étudier et expérimenter dans la première partie Loi de la physique. En suites nous verrons les deux principales parties d'une machine synchrone: le rotor et le stator. Le rotor est la partie mobile qui tourne ce que nous verrons dans la deuxième partie Rotor de la machine synchrone. Le stator est la partie fixe qui tient le rotor ce qui sera expliqué dans la troisième partie Le stator de la machine synchrone

Quelques lois de la physique

Loi de Michael Faraday

La loi de Faraday découverte en 1831 a démontré qu'une tension pouvait être créée lorsqu'on faisait varier le flux magnétique à coté d'un conducteur. Une expérience simple est d'agiter un aimant à coté d'un fil de cuivre bobiné. Vous pourrez apercevoir au borne de ce fil, une tension qui sera porportionnelle à la vitesse d'agitation, à la puissance de l'aimant et au nombre de spire (boucle) de votre bobine.

Loi de Faraday :
1 - Si le flux magnétique dans une boucle varie avec le temps, une tension est induite.
2 - La valeur de cette tension induite est proportionnelle au taux de variation de ce flux.

Lorsque le flux magnétique varie de 1 Weber/seconde à l'intérieur d'une boucle alors une tension de 1 volt est induite entre ses bornes.

Loi de Lenz

La loi de Lenz permet quant à elle de connaître la polarité de la tension induite.
D'après ses expériences, si un flux magnétique f1 varie et crée une tension E dans une bobine, alors la polarité de cette tension est telle qu'elle tend à faire circuler dans la bobine un courant créant un flux magnétique f2 qui s'oppose à la variation du premier flux magnétique f1.
Donc certains disent que le courant génère un champ magnétique qui s'oppose à celui qui lui a donné naissance.

E = - df / dt

E : Tension induite
df : Variation du flux magnétique
dt : Variation du temps
- : Signe négatif car il s'oppose à ce qui lui a donné naissance

La force de Laplace

Laplace a démontré qu'une force s'exerce sur un conducteur traversé par un courant lorsqu'il est soumis à un champ magnétique.

Soit le tétraèdre x, y , z. (x) étant l'axe horizontal, (y) étant l'axe vertical et (z) l'axe de la profondeur. Si un courant passe dans un conducteur dans la direction de (y) et qu'un champ magnétique est établit sur l'axe des (z), alors le conducteur sera soumis à une force sur l'axe des (x).

La régle des trois doigts de la main droite est un moyen mnémotechnique d'apprendre ces trois axes.
- L'Index représente l'Intensité, ces deux mots commencent tout les deux par "I"
- Le POUCE est l'axe de la force qui "POUCE" le conducteur
- Le MAjeur commence par "ma" comme MAgnétique
Il suffit ensuite de créer un tétraèdre avec ces trois doigts.

Résumé sur ces quelques phénomènes physiques

Nous avons pu voir que d'après Maxwell une tension était créée dans un conducteur lorsq'un champ magnétique varie avec le temps. La polarité a été quant à elle démontrée par la loi de Lenz démontrant que le courant génére un champ magnétique qui s'oppose au champ magnétique qui lui à donné naissance. Et enfin, nous avons pu voir la force de Laplace qui nous montre qu'une force s'exerce sur un conducteur traversé par un courant lorsqu'il est soumis à un champ magnétique.