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L'Alternateur
Conception de la machine
Les images ci-dessous permettent de voir les différentes parties d'un groupe turboalternateur et d'en comprendre le fonctionnement.
Cette machine qui date de la fin du 19ième siècle n'est pas très différente des machines modernes sur le plan de son principe. Elle est bien sûr différente des groupes de puissance modernes bien plus imposants en taille et qui comportent des dispositifs électroniques de régulation et de surveillance du bon fonctionnement.
Pour comparaison ce groupe fait a peu près 5 m de longueur, alors que les groupes les plus puissants réalisés à ce jour font presque 60 m de longueur.
Groupe turboalternateur de production
ScienceMuseum London
La photo ci-dessus fait apparaître de droite à gauche :
La dynamo "excitatrice" qui alimente, en courant continu, les bobines de l'inducteur de l'alternateur et est reconnaissable à son collecteur,
L'alternateur lui même, surmonté par son régulateur,
en bout d'arbre la turbine à vapeur qui entraine l'ensemble de la machine.
 L'excitatrice et son collecteur |
 le contact tournant de l'alternateur à ne pas confondre avec un collecteur ici pas de lamelles, mais une partie cylindrique lisse |
Le règlage de la machine
Groupe turboalternateur de production
ScienceMuseum London
La turbine à vapeur est détaillée sur la photo ci-dessus.
La vapeur arrive en haut à gauche. Son débit est règlé par une soupape dite d'admission (clapet cylindrique en jaune).
Le débit de la vapeur va permettre de règler la puissance de la machine et sa production de courant alternatif.
Régulateur de puissance
partie mesure de puissance électrique
Or la puissance appelée varie en permanence au cours du temps suivant la mise en service ou l'arrêt d'un appareil électrique branché sur le réseau.
Si la puissance appelée est supérieure à la puissance fournie, la machine va ralentir ; à l'inverse, elle va accélérer.
En plus, une des contraintes de l'électricien, c'est de fournir un courant de fréquence constante ou aussi constante que possible.
Il est donc nécessaire de disposer d'un dispositif automatique qui en permanence va suivre la demande de puissance et ouvrir ou fermer la soupape d'admission vapeur pour garder constante la vitesse de la machine (la fréquence du courant).
Le régulateur visible sur le dessus de la machine va assurer cette fonction de façon automatique. La bobine qui est sur le dessus de l'alternateur mesure la puissance fournie à un instant donné. Le noyau magnétique cental se déplace dans les bobines et monte ou baisse suivant que la puissance augmente ou diminue.
Le ressort visible sur l'image de gauche, le maintient en équilibre.
La position du noyau est retansmise à la soupape d'admission par l'intermédiaire de leviers qui vont ouvrir ou fermer la soupape suivant la demande.Cette "contre réaction" comme disent les spécialistes va maintenir la vitesse de la machine quasi constante (dans une certaine plage de fonctionnement bien sûr) sans aucune intervention humaine et de façon complètement automatique.
Les machines modernes disposent d'un régulateur électronique bien plus performant que le régulateur mécanique vu ci-dessus, mais le principe de fonctionnement reste inchangé.
Sources :
- - Photos ScienceMuseum - London