Les différentes configurations d'excitation

Il existe 4 modes d'alimentation (ou excitation) de l'inducteur : l'excitation séparée, l'excitation shunt, l'excitation

série et excitation composée (compound).

  • Excitation séparée ou indépendante : Une source d'alimentation auxiliaire (batterie, ou autre...) est nécessaire pour alimenter l'inducteur.

  • Excitation en dérivation ou shunt : L'énergie nécessaire à la circulation d'un courant d'excitation pour la production du champ magnétique inducteur est délivrée l'enroulement d'induit, aussi l'inducteur est mis en parallèle avec l'induit.

  • Excitation série : Dans ce mode d'excitation, l'enroulement inducteur est branché en série avec l'enroulement induit et le courant d'excitation est le même dans les deux circuits.

  • Excitation composée ou compound : Dans ce mode d'excitation, la machine possède deux enroulements d'excitation destinés à la production du champ magnétique. L'un est branché en parallèle avec l'induit, l'autre est connecté en

Pour les excitations, shunt, série et compound, la génératrice ne nécessite pas de source auxiliaire d'excitation, la machine est qualifiée de génératrice auto-excitée lorsqu'elle fonctionne selon l'un de ces trois modes.

La génératrice a excitation indépendante

schéma équivalent

Uex : Tension de la source d'excitation,

Rhd : Rhéostat d'excitation (ou de champ),

Rd: Résistance de l'enroulement inducteur,

Iex : Courant d'excitation,

n : Vitesse de rotation

Ev : Force électromotrice,

Ra : Résistance de l'enroulement induit,

Ia : Courant d'induit,

I : Courant circulant dans la charge, U : Tension délivrée par l'induit, Rch : Résistance de la charge

Caractéristique interne

Définition

C'est la courbe Ev = f (Iex) relevée à vide à vitesse n constante.

C'est une courbe de magnétisation, en effet elle a la même allure que celle de l'induction B = f(H), et :

- de O à A, la caractéristique est linéaire,

- de A à B le matériau ferromagnétique commence à saturer ;

- après B, le matériau est saturé, le f.e.m. n'augmente presque plus.

Pour des valeurs du courant d'excitations importantes, le circuit magnétique se sature et l'accroissement de la f.e.m est moins rapide.

La zone utile de fonctionnement de la machine se situe au voisinage du point A.

Caractéristique externe
Définition

C'est la courbe U = f (I) relevée en charge, en maintenant constantes la vitesse n et le courant d'excitation Iex.

Lorsque le courant I croit la tension aux bornes de la charge diminue, la caractéristique est donc décroissante et s'incurve de plus en plus à cause des chutes de tension ohmique et de réaction magnétique de l'induit.

Les différentes caractéristiques de chute de tension ht = f (I), hm = f (I), μ= f (I) peuvent être déduite par une méthode graphique ou à l'aide de calcul.

Bilan des puissances et rendement

La valeur du rendement est déterminée soit :

  • par la méthode directe par un essai en charge,

  • par la méthode des pertes séparées.

Les différentes puissance mises en jeu lors du fonctionnement en charge de la génératrice à excitation indépendante sont :

Puissance utile P u = UI Puissance absorbée par circuit d ' excitation P ex = U ex I ex Puissance mecanique P m Puissance absorbée P ab = P m + P ex Pertes joules dans l ' induit P ja = R a I a Pertes joules dans l ' inducteur P jex = P ex = ( R d + R hd ) I ex 2 Puissance utile ~ ~ P_{u}=UI newline Puissance absorbée par circuit d'excitation ~ ~ P_{ex}= U_{ex} I_{ex} newline Puissance mecanique ~ ~ P_{m} newline Puissance absorbée ~ ~P_{ab}= P_{m}+ P_{ex} newline Pertes joules dans l'induit ~ ~ P_{ja} = R_{a} I_{a} newline Pertes joules dans l'inducteur ~ ~ P_{jex}= P_{ex}=( R_{d}+ R_{hd} ) I_{ex}^{2}

Le rendement est calculé par la relation suivante :

η = P u P a = P u P u + ∑ pertes = P u P u + P jex + P ja + P m %eta = { P_{u}} over { P_{a}} = {P_{u}} over {P_{u} + sum pertes }= {P_{u}} over {P_{u}+ P_{jex}+ P_{ja}+ P_{m} }