LA DYNAMO

Définition On appelle dynamo à courant continu une machine qui transforme de l'énergie mécanique en électrique ou vice versa lorsque l'énergie électrique est sous forme de courant continu. En pratique on utilise le terme moteur lorsqu'elle fonctionne en récepteur et dynamo lorsqu'elle fonctionne en génératrice. La première génératrice a été construite dès 1832, mais c'est Zénobe Gramme qui en 1871 a réalisé la première dynamo comportant les éléments qu'on lui connait actuellement, à savoir un inducteur fixe (généralement un électro-aimant générant un flux F, un induit mobile (tambour de fer doux avec bobines) et un collecteur (servant à redresser les fem alternatives et permettant l'alimentation d'un circuit extérieur).

Principe Si l'on fait tourner le cylindre d'un mouvement uniforme chaque conducteur sera le siège d'une fem alternative dont le sens (règle des 3 doigts de la main droite) change au passage de la ligne neutre y'y. Par raison de symétrie les fem dans les brins de gauche sont égales et opposées à celles dans les brins de droite : tout se passe comme si nous avions 2 séries de piles de même fem totale mais mises en opposition. Dans le circuit fermé constitué par les n brins (de même que dans celui des piles) la fem résultante est nulle et aucun courant ne passe. Par contre si en y'y on met en contact un circuit extérieur à ses bornes on aura une fem et un courant va circuler. Pour que celui-ci soit constant il suffit que le nombre de brins soit très grand et que leur répartition soit parfaitement régulière.

Principe

Bobinage de l'induit On considère un point P de l'induit où se trouve évidemment un brin actif. Par suite de la rotation à vitesse v d'un point de l'induit, toute charge qui s'y trouve est soumise du fait de l'induction B en ce point à une force électromagnétique qui en général n'est pas perpendiculaire au fil. On peut dire qu'elle est soumise à un champ électromoteur dirigé suivant l'axe de l'induit.

Bobinage de l’induit Si on appelle w la vitesse angulaire, R le rayon de l'induit, N le nombre de tours/s on a évidemment N = 2π/ω et v =Rω. Si l est la longueur de l'induit (donc du brin actif du conducteur qui nous intéresse) la fem correspondante sera . La fem varie donc comme la composante normale B au point considéré à l'instant considéré. Supposons que l'on ait n = 2k conducteurs actifs. Entre 2 conducteurs consécutifs, l'angle a varie de 2π/n donc pour le pième brin considéré à l'instant t (à t=0 correspond a0=0). Ces valeurs sont représentées par une suite de points équidistants sur le diagramme B=f(a) qui se déplacent d'un mouvement uniforme vers la droite si ω>0.

Bobinage de l’induit A un instant quelconque (pour la moitié droite) Remarquons que l'aire entre deux conducteurs consécutifs sur le cylindre est le produit représente (si les conducteurs sont suffisamment proches pour que B varie très peu de l'un à l'autre) le flux Dfp sortant du cylindre entre le conducteur de rang p et celui p+1.

Bobinage de l’induit On pourra donc écrire et en introduisant le flux f qui sort de la moitié droite de l'induit = constante. Le même raisonnement conduit à -e pour les conducteurs situés à gauche. Il se pose maintenant le problème des connexions, en effet nous n'avons pas considéré les conducteurs "en pointillés" or ils sont le siège de fem sensiblement semblables à celles des conducteurs qu'ils relient et donc globalement tout s'élimine. Par contre on peut remarquer que des conducteurs longeant les faces planes du cylindre et passant au centre en créent pas de perturbation et la liaison se fera donc non pas entre p et p+1 mais entre p et p+1+k, ce dernier conducteur voyant son extrémité reliée à p+1 et ainsi de suite.

Bobinage de l’induit