Les génératrices à courant continu

L'accumulateur fut l'une des premières découvertes en matière d'appareils d'alimentation. Il était utilisé dans certains procédés industriels fonctionnant en courant continu. Cet accumulateur présentait toutefois un problème. En effet, son autonomie était faible et pour assurer son fonctionnement, il fallait continuellement le charger, d'où l'apparition de la génératrice à courant continu qui ne présente pas cet inconvénient.

Les génératrices à courant continu sont des machines tournantes qui transforment l'énergie mécanique qui les entraîne en énergie électrique.

Actuellement, il existe des redresseurs électroniques qui convertissent le courant alternatif en courant continu sans utiliser d'éléments mécaniques tournants.

Toutefois, il est important d'étudier le principe de fonctionnement des génératrices puisqu'elles sont encore utilisées dans certaines industries.

• Vous verrez en quoi consiste une génératrice à courant continu.
• Vous en connaîtrez le principe de fonctionnement et les divers éléments.
• Vous vous familiariserez avec les différents types de génératrice à courant continu.

Résumé sur les génératrices à courant continu :

Vous connaissez maintenant le principe de fonctionnement d'une génératrice à courant continu, les éléments qui composent cette dernière ainsi que les caractéristiques des différents types de génératrice. Voici un résumé des principales notions contenues dans l'étude sur les génératrices à courant continu.

• La loi fondamentale de l'induction électromagnétique se trouve à la base du fonctionnement des génératrices. Lorsqu'un conducteur se déplace dans un champ magnétique, une tension ou force électromotrice (f.é.m.) y est induite.

• Une génératrice élémentaire se présente sous forme de bobine tournant à l'intérieur d'un champ magnétique. La f.é.m. induite y est alternative. Toutefois, si l'on raccorde les extrémités de cette bobine à un collecteur formé de deux demi-bagues isolées l'une de l'autre, les deux balais fixes recueillent le courant dans une seule polarité. On obtient une tension continue.

• La génératrice est constituée de deux parties principales :

- une partie fixe, appelée stator joue le rôle d'inducteur destiné à créer le flux magnétique ;

- une partie mobile ou rotor, joue le rôle d'induit, dans laquelle l'énergie mécanique est transformée en énergie électrique.

• L'inducteur comprend les pôles principaux et les pôles auxiliaires. Le courant qui y circule est appelé courant d'excitation ou courant inducteur.

• L'induit comprend le collecteur et les balais. Le courant qui y circule est appelé courant d'induit.

• On distingue quatre types de génératrice à courant continu, soit les génératrices :

- à excitation indépendante (excitation séparée) ;

- à excitation en dérivation (excitation shunt) ;

- à excitation en série ;

- à excitation composée à flux additif et à flux soustractif.

• La génératrice est une machine qui transforme l'énergie mécanique en énergie électrique. Les paramètres principaux sont la tension à ses bornes et le courant débité au circuit extérieur qu'elle alimente. C'est pourquoi l'on appelle "caractéristique externe" la caractéristique donnant la tension en fonction du courant de la génératrice.

La figure suivante vous montre les courbes des caractéristiques externes d'une génératrice à courant continu selon les quatre types d'excitation.

Caractéristiques externes des génératrices à courant continu de différents types d'excitation :