Raconte-moi la radio
L'électricité
Le moteur électrique
Une des applications les plus connue de l'électromagnétisme est sans nul doute la transformation de l'énergie électrique en force motrice (moteurs) et la transformation d'une force motrice en électricité (dynamo et alternateurs).
Depuis les premiers travaux de FARADAY vers1820, de nombreux chercheurs ont développés des machines industrielles de plus en plus puissantes et performantes.
Il n'est pas question de passer ici en revue l'ensemble des développements faits au cours du 19ième et du 20ième siècle. Il existe de nombreux sites vers lesquels vous pourrez vous tourner pour tout savoir sur ce vaste sujet.
Mais sans moteur, dynamo, alternateur, convertisseur, ..... sans électricité .... la radio n'existerait pas bien sûr !
Les images qui suivent viennent illustrer simplement l'ensemble des inventions faites dans ce domaine et rendent hommage aux physiciens de talent qui ont travaillé à la maîtrise de ces techniques.
L'ancêtre du moteur rotatif
Un des premiers moteur inventés, dérivait directement du développement de l'électro-aimant. Le mouvement linaire de la palette de l'électro-aimant était transformé en mouvement de rotation par un système bielle-manivelle. Une transposition directe de la machine à vapeur où le piston est remplacé par un électro-aimant ! simple ... mais fallait-il encore y penser !
Le Grand Ampère lui-même avait imaginé ce dispositif. L'image ci-dessous est vraisemblablement un jouet d'enfant, mais le principe était encore appliqué il y a quelques décennies sur des compteurs d'impulsions pour faire défiler des chiffres sur des tableaux d'affichage.
Le moteur universel
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Le type le plus connu des moteurs électriques est sans doute le moteur universel à courant continu.
Le rotor tourne à l'intérieur du champ magnétique d'un aimant permanent (partie rouge).
Ce moteur est réversible c'est à dire se transforme en générateur de courant lorsqu'on le fait tourner par un moyen mécanique (éolienne, turbine, roue à aube ...).
La dynamo de vélo, qui permet un éclairage nocturne, en est un exemple d'application pratique et est conçu sur ce principe.
A noter que cet appareil produit un courant alternatif et que de fait son nom de dynamo est tout à fait injustifié sur le plan technique.
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L'image ci-contre montre le détail du collecteur.
Le courant est amené aux bobines du rotor par l'intermédiaire d'un contact tournant appelé collecteur dont on voit ici le détail.
Les deux balais de laiton, légèrement élastiques, frottent sans effort sur le collecteur de cuivre.
Mais il existe de multiples types de moteurs qui fonctionnent en courant continu ou en courant alternatif.
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Ce petit moteur, à courant continu, d'environ 5 cm de hauteur servait à animer des jouets ou à faire des démonstrations pédagogiques dans les années 1900.
Il existe une multitude de petits moteurs de formes différentes et de tailles variables, mais ils fonctionnent sur le même principe de base qui n'a pas évolué depuis plus d'un siècle.
Leur usage c'est répandu dans nos maisons. Nous ne les voyons même plus de nos jours sous leurs capotages de plastique.
Ce type de moteurs équipe par exemple les appareils électroménagers de faible puissance du sèche-cheveux à la râpe à légumes.
La vitesse de ces moteurs peut être réglée par l'intermédiaire d'un rhéostat qui fait varier la tension d'alimentation.
C'est ainsi que vous réglez la puissance de votre sèche-cheveux.
Il y a en général 2 ou 3 positions, mais un réglage plus fin peut être obtenu à l'aide d'un variateur "à plots" qui permet comme sur l'image ci-contre 6 modes de fonctionnement différents.
Il existe de nos jours, bien sûr, des variateurs "électroniques" plus élaborés.
Voici un autre exemple de moteur de jouet de fabrication ancienne, équipé d'une roue MECCANO plus moderne.
Le collecteur de ce moteur est monté radialement et les charbons sont placés parallèlement à l'axe de rotation de part et d'autre du palier avant.
Le moteur triphasé dit "à cage d'écureuil" est employé dans toute l'industrie pour faire tourner les machines outils.
C'est un moteur sans collecteur dont la fiabilité et la durée de vie est exemplaire.
Il fonctionne sur un principe différent des moteurs précédents et tourne grâce au champ magnétique tournant créé dans le stator par le courant triphasé du secteur. Il nécessite de ce fait 3 fils électriques pour être alimenté.
L'industrie utilise aussi des moteurs à courant continu ou à courants alternatifs polyphasés qui peuvent fonctionner à vitesse variable suivant les caractéristiques du courant (tension, intensité, fréquence).
Ces matériels qui peuvent atteindre des puissances très élevées et des tailles très grandes, sont utilisés pour la traction (trains, TGV, téléphériques, ....) ou pour des applications de levage (ascenseurs, mines, ponts-roulants, ...) ou encore des applications de pompage (pompes, compresseurs, ventilateurs, ...).
Les images ci-dessus, montrent un exemple de moteur d'exploitation de mine de forte puissance (2200 V, 75 A) de construction General Electric (diamètre environ 2 m). De tels moteurs sont très fiables et ont des durées de vie qui peuvent dépasser plusieurs centaines de milliers d'heures (plus de 20 ans de fonctionnement moyennant bien sûr un entretien périodique)..
Cette gravure montre la station électrique de production de courant d'une grande entreprise industrielle (Manufacture d'armes de Saint-Etienne vers 1920).
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