Histoire des machines électromagnétiques Denis Guérin Lycée Eiffel Dijon

Les machines électriques Histoire 1600   William Gilbert (1540-1603) Publication de « De Magnete » Médecin anglais de la reine Elisabeth I Premier traité d’électromagnétisme Répond à la question : pourquoi la boussole dévie ? Invente l’adjectif « électrique » du grec elektron, qui signifie ambre

Les machines électriques Histoire 1760     Benjamin Franklin invente le paratonnerre L'installation des premiers paratonnerres, en France, a provoqué de véritables scènes d'émeute. La peur occasionnée par les paratonnerres n'était pas purement irrationnelle. Les premiers dispositifs étaient souvent mal installés et attiraient la foudre sans pouvoir la disperser dans le sol, provoquant ainsi des accidents souvent dévastateurs.

Les machines électriques Histoire 1799     Alessandro Volta invente la pile électrique Empilement de disques de cuivre et de zinc séparés par des rondelles de tissu imbibées d'acide. Cette découverte met fin à la controverse engagée avec Galvani sur l’origine de l’électricité (animale ou métallique). Grâce à cette source d’électricité, les recherches peuvent enfin se développer dans les laboratoires.

Les machines électriques Histoire 1813     Sir Humphrey Davy invente la lampe à arc électrique Travaille sur l’électrolyse et découvre le sodium, potassium, calcium, etc… Découvre l'effet anesthésiant du protoxyde d'azote (gaz hilarant), Offre un poste d’assistant à Faraday (qui deviendra plus célèbre).

Les machines électriques Histoire 1819   Hans-Christian Oersted découvre l’interaction aimant-courant Professeur à l’Université de Copenhague, le danois Oersted découvre accidentellement la déviation d’une aiguille aimantée en présence d’un courant électrique. Grand retentissement en Europe, Ampère le rencontre à Genève en juillet 1820 et met au point une théorie de l’électrodynamique dans les semaines suivantes.

Les machines électriques Histoire 1820    Jean-Baptiste Biot et Félix Savart Formule de Biot Savart étudient les propriétés de la force subie par un des « pôles magnétiques » d’une l’aiguille aimantée et Pierre-Simon de Laplace (1742-1827) traduit cette loi par une formule qui porte le nom de Biot et Savart. Laplace a également déterminé la formule permettant de calculer la force exercée sur un fil parcouru par un courant électrique baigné par un champ magnétique.

Les machines électriques Histoire 1820     André Marie Ampère (1775-1836) première loi de l’électrodynamique Il confie à Antoine Hippolyte Pixii (1808- 1835) la réalisation de la première machine électromagnétique N’ayant jamais été à l’école, Il lira et apprendra par coeur les vingt volumes de l'Encyclopédie à l'âge de 14 ans. Ampère se révèle très tôt remarquable en mathématiques, il écrit notamment un traité sur les sections coniques dès l'âge de treize ans.

Les machines électriques Histoire 1831     Michael Faraday (1791-1867) découvre l’induction En 1833, il établit la théorie de l'électrolyse et en définit le vocabulaire : on lui doit l'usage des mots électrolyte, électrode, anode, cathode…ainsi que le principe de la galvanoplastie. Auparavant, il avait découvert le benzène (1825) et réalisa la liquéfaction de nombreux gaz, dont le chlore, par compression et refroidissement. A l'âge de 13 ans, il quitte l'école et se fait engager, à Londres, comme apprenti relieur. Avide de connaissances, il se plongea dans la lecture des livres qu'il avait à relier et fut attiré par un article de James Tytler sur l'électricité dans l'Encyclopaedia Britannica.

Les machines électriques Histoire 1832     La Machine de Pixii première machine magnétoélectrique Utilisant le phénomène d'induction, elle peut être considérée comme la première machine magnétoélectrique (ou alternateur). Elle fut construite par les Pixii père et fils en 1832. Un aimant en U (inducteur) tournant devant une paire de bobines (induit) y engendre un courant alternatif. Ce type de courant ayant des propriétés méconnues, un commutateur tournant le redresse.

Les machines électriques Histoire 1833     Heinrich Friedrich Emil Lenz (1804-1865) physicien russe d'origine allemande, établit la loi qui donne le sens du courant induit

Les machines électriques Histoire 1834     Moritz Hermann Jacobi 1743-1819 Inverse la structure de Pixii

Les machines électriques Histoire 1845 Gustave Froment (1815-1865)  Première machine à réluctance variable Moteur électrique rotatif comportant une couronne d'électro-aimants fixes qui attirent des barres de fer portées par une roue.

Les machines électriques Histoire 1859 Gaston Planté (1834–1889) Première pile réversible ou accumulateur Il est possible que la batterie date d'encore plus longtemps. On pense que les Parthes qui régnaient sur Bagdad (vers les années 250 avant J-C) utilisaient les batteries pour plaquer l'argent. On dit aussi que les Égyptiens réussirent à effectuer un dépôt électrolytique d'antimoine sur du cuivre il y a plus de 4300 ans.

Les machines électriques Histoire 1865 James Clerk Maxwell (1831-1879) traité d'électricité et de magnétisme véritable fondement de l'électromagnétisme moderne. Les équations de Maxwell, toute l’électricité est là !

Les machines électriques Histoire 1865    Pacinotti (1841-1912) L’anneau de Pacinotti

Les machines électriques Histoire 1868    Zénobe Gramme (1826-1901) L’anneau de Gramme Le belge Zénobe Gramme découvre un système permettant de résoudre les problèmes de pertes puissance des premiers moteurs électriques.

Les machines électriques Histoire 1870     Zénobe Gramme (1826-1901) première dynamo Industrielle Bricoleur de génie et ébéniste chez l’orfèvre Christofle, Après avoir observé les faiblesses des machines Alliance, destinées à remplacer les batteries, il met au point la première dynamo Industrielle. En 1871, il fonde la Société des machines magnétoélectriques Gramme avec son ami Hippolyte Fontaine (qui a découvert la réversibilité et a permis le remplacement des machines à vapeur)..

La dynamo « Macchinetta » Les machines électriques Histoire 1865    Pacinotti (1841-1912) La dynamo « Macchinetta » Décrit la réversibilité de sa machine

Les machines électriques Histoire 1879     Edison (1847-1931) la lampe à incandescence Composée d'un fil de coton torsadé qui brûle au sein d'une bulle de verre dans laquelle on a effectué le vide quasi absolu, elle permet un éclairage de plusieurs dizaine d'heures. Le fil de coton sera progressivement remplacé par un fil de fer.

Les machines électriques Histoire 1884     Lucien Gaulard (1850-1888) invente le transformateur le premier modèle est imparfait, Le circuit magnétique est ouvert, le transfert d’énergie du primaire au secondaire est médiocre. met définitivement au point le transformateur en 1886. Le circuit magnétique est constitué de fils de fer permettant de réduire les courants de Foucault.

Les machines électriques Histoire 1885    Galileo Ferraris (1840-1905) invente un moteur à induction biphasé Première machine sans collecteur

Les machines électriques Histoire 1885    Théorème de Ferraris

Les machines électriques Histoire 1883    Nicolas Tesla (1856-1943) premier moteur à induction Nicolas Tesla conçoit son premier moteur à induction biphasé 350 W (à Strasbourg)

Les machines électriques Histoire 1960     Les transformées de Concordia, Clark et Park    Les transformations de Concordia, Clark et Park ont ouvert la voie aux méthodes modernes de contrôle du couple et de la vitesse des machines synchrones et asynchrones qualifiées de « contrôle vectoriel ». Ces théories ont été mises en application à partir des années 1980. Elles ont donné naissance aux machines synchrones autopilotées. Elles ont permis aux machines asynchrones de détrôner les machines à courant continu. Charles Concordia (1908 - ) Robert H Park (1902-1994) Edith Clarke (1883-1959)

Les Applications

Les machines électriques Histoire 1896    Transport de l’énergie électrique Le savant Tesla et la société Westinghouse imposent le courant alternatif contre Edison partisan du courant continu En 1887 il a déposé les brevets pour le moteur asynchrone et le transport d'énergie électrique par courants polyphasés et vendu le concept à Westinghouse pour 1 M$.

Les machines électriques Histoire 1899     Automobile "La Jamais contente" la voiture électrique du belge Jenatzy décroche le record du monde de vitesse et atteint les 105,9 km/h. Son nom restera également associé à la conception de plusieurs voitures électriques ou mixtes ( pétroléo - électriques).

Les machines électriques Histoire 1985 Bateaux       A partir des années 1985, les paquebots sont systématiquement équipés de moteurs de propulsion électriques. Il s’agit généralement de machines synchrones autopilotées d’une puissance unitaire de l’ordre de 20 MW.

Les machines électriques Histoire 1990 Trains     A partir des années 1990, les trains à grande vitesse (TGV) de la SNCF sont équipés de moteurs électriques qui sont des machines synchrones autopilotées d’une puissance unitaire de 1,1 MW. Chaque rame TGV possède 8 moteurs, soit une puissance maximum de 8,8 MW.

Les machines électriques Histoire 1995 Trains       L’eurostar est lancé à partir des années 1995. Ces trains sont équipés de moteurs électriques qui sont des machines asynchrones d’une puissance unitaire de 1 MW. Chaque train « eurostar » possède 12 moteurs, soit une puissance maximum de 12,2 MW.