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INSTITUT CARDINAL MERCIER CHAPITRE 15 : Histoire des techniques Les moteurs éle

INSTITUT CARDINAL MERCIER CHAPITRE 15 : Histoire des techniques Les moteurs électriques. TECHNOLOGIE 15 - 1 Les moteurs électriques INSTITUT CARDINAL MERCIER Sommaire 1 Introduction............................................................................p4 2 Histoire de la recherche...........................................................p5, 6,7 3 Qu'est ce qu'un générateur électrique.....................................p8 4 Qu'est-ce qu'un moteur électrique...........................................p9 5 Composition.............................................................................p9 6 Classification des moteurs électriques.....................................p10, 11 7 Les générateurs et moteurs les plus utilisés ...........................p11, 12 -A La dynamo A1 Caractéristiques et emploi - B L'alternateur B1 Caractéristiques et emploi -C Le moteur universel...................................................................p12, 13 C1 Caractéristiques C2 Emploi -D Le moteur asynchrone...............................................................p13, 14,15 D1 Caractéristiques D2 Emploi D3 Démarrage a. Démarrage étoile/triangle b. Démarrage par autotransformateur c. Démarrage résistif d. Démarrage rotorique e. Démarrage électronique d Autres démarrages D4 Variation de vitesse par la fréquence -E Le moteur asynchrone monophasé...............................................p15, 16 E1 Caractéristiques E2 Emploi E3 Démarrage a Démarrage par impulsion mécanique b Démarrage par phase auxiliaire et capacitive TECHNOLOGIE 15 - 2 Les moteurs électriques INSTITUT CARDINAL MERCIER -F Le moteur synchrone..................................................................p16, 17 F1 Caractéristiques F2 Emploi 8 Notions électriques..................................................................p18, 19 -A La puissance -B La puissance triphasée -C La puissance active -D La puissance apparente -E Puissance réactive -F Intensité -G Tension -H Facteur de puissance -I Rendement 9 Protection des moteurs............................................................p20 -A Disjoncteur thermique -B Disjoncteur magnétothermique -C Disjoncteur à minima de tension -D Protection différentielle 10 Pannes et remèdes principaux...............................................p20, 21 -A Grognement du moteur triphasé -B Le moteur grogne, -C Le moteur ne démarre pas du tout 11 Vocabulaire............................................................................p21 12 Bibliographie.........................................................................p22 -A Sources écrites -B Sources Internet TECHNOLOGIE 15 - 3 Les moteurs électriques INSTITUT CARDINAL MERCIER 1 Introduction Depuis son origine, l'homme découvre, cherche. Au début il s'agissait probablement de découvertes pour améliorer ses techniques de chasse, par nécessité de vie. Peu à peu, il s'est mis à découvrir, par curiosité, par défis lancés à lui-même. Les découvertes étaient d'abord très isolées et différentes les unes des autres. Durant le XV siècle le nombre de découvertes augmente et révolutionne l'Europe. N'appelle-t- on pas cette époque : la "Renaissance". La communication s'améliore : découverte de l'Amérique par Colomb et les fabuleuses caravelles; naissance de l'imprimerie grâce à Gutenberg; les universités fleurissent : en Belgique se sera Louvain en 1425. Assez étrangement non seulement le rythme des découvertes s'accélère mais dans différentes parties du monde les scientifiques découvrent des choses similaires dans les mêmes périodes, par exemple : en électricité la découverte du moteur asynchrone par Ferraris, Galiléo et Doliwo. Hier les grandes entreprises se sont mises à encourager et même a créer des services de recherche comme : Général Electrique avec les chercheurs : Clarcke, Park, Concordia pour le développement de l'électronique de puissance pour le démarrage et la régulation, le contrôle de la vitesse des moteurs. Aujourd'hui, le monde devient un village grâce aux télécommunications et les informations entre scientifiques sont quasi permanentes. La puissance commerciale intensifie encore la recherche. Le temps des chercheurs isolés est terminé. A ce jour la terre est devenue une fourmilière homogène et unique de chercheurs. Alors de quoi demain sera-t-il fait ? TECHNOLOGIE 15 - 4 Les moteurs électriques INSTITUT CARDINAL MERCIER 2 Histoire de la recherche XVII siècle von GUERICKE Otto physicien allemand 1602-1686  découvre que 2 pôles électrisés se repoussent +/ + et -/-.  invente la première machine électrostatique pour faciliter ses expériences. 1819 OERSTED Hans physicien et chimiste danois 1777-1851  met en évidence la circulation du courant avec une aiguille. 1820 découvertes en cascade AMPERE André Marie physicien français 1775-1836  explique les constatations du physicien danois OERSTED.  édifie la théorie de l'action mutuelle des courants : L'Electromagnétisme. DAVY Humphry Physicien et chimiste britannique 1778-1829  découvre le principe de l'électro-aimant. ARAGO François chercheur et politicien français 1786-1853  réussi à aimanter un morceau de fer avec un solénoïde. 1821 1831 FARADAY Michaël anglais 1791-1867  trouve les premiers courants induits naissant dans les conducteurs placés dans un champ magnétique.  Ce qui lui fait découvrir et réaliser le premier moteur électromagnétique. 1832 PIXII Hippolyte anglais fabricant 1808-1835  fabrique, crée à la demande et à l'aide d'Ampère, le premier moteur magnétoélectrique créant un courant alternatif. 1834 JACOBI Karl Allemand mathématicien 1743-1819  inverse la structure de Pixii. 1837 nov. DAVENPORT Thomas américain 1802-1851  réalise le premier moteur électrique commercialisable et dépose le brevet. TECHNOLOGIE 15 - 5 Les moteurs électriques INSTITUT CARDINAL MERCIER 1845 FROMENT Gustave 1815-1865  met au point le premier moteur rotatif comportant une couronne d'électro-aimants fixe attirant des barres de métal formant un cylindre. 1864 PACINOTTI Antonio italien 1841-1912  publie dans Nuovo Cimento un article scientifique sur un anneau tournant dans un champ magnétique et trouve ainsi l'induit des machines électriques, dont il envisage l'utilisation pour les génératrices ou des moteurs. Ne dépassant pas le stade expérimental, ses réalisations ne seront reconnues à Paris qu'en 1911. 1869 GRAMME Zénobe inventeur belge 1826-1901  retrouve le principe de l'anneau de Pacinotti.  améliore les premiers modèles d'alternateurs.  invente le collecteur et rend possible la réalisation de générateurs à courant continu.  invente la dynamo. 1871  présente à l'Académie des Sciences à Paris la première magnéto : génératrice industrielle de courant continu. 1885 FERRARIS Galileo ingénieur italien 1847-1897  découvre le principe du champ tournant dans la construction des moteurs électriques. 1887 TESLA Nikola ingénieur yougoslave 1856-1943  réussit à créer un champ magnétique tournant qui permet d'entraîner en rotation une armature mobile tournante. 1889 OSSIPOWITSCH DOLIWO- DOBORRWOSLSK I Michail électricien russe 1862-1919  invente le premier moteur asynchrone à courant triphasé à cage d'écureuil.  En fait les 3 chercheurs Testa, Ferraris et Doliwo se disputent l'invention du premier moteur. 1890  Mise en service de la première locomotive électrique de métro à Londres. 1894  Electrification des trams zurichois. 1899 JENATZY Camille ingénieur belge 1868-1913  Record du monde de vitesse 105,879 km/h avec sa voiture électrique "La Jamais Contente". TECHNOLOGIE 15 - 6 Les moteurs électriques INSTITUT CARDINAL MERCIER 1906 Premier aspirateur électrique commercialisé sous le nom de "pompe à dépoussiérage". 1920  Les machines à laver sont équipées de moteur électrique. 1964 Japon  Création du premier train à grande vitesse le Tokaido. durant les années 1960 CLARCKE Edith 1883-1959 PARK Robert 1902-1994 CONCORDIA Charles 1908- américain  recherchent et mettent au point la méthode moderne du contrôle de la vitesse et du couple des machines asynchrones et synchrones appelées : "Contrôle vectoriel". 1961  Chrysler équipe la première voiture d'un alternateur au lieu d'une dynamo 1980  application du "contrôle vectoriel" naissance des premiers moteurs synchrones autopilotés. 1985  les paquebots sont propulsés par des machines synchrones autopilotées d'une puissance de 20MW. 2000  les moteurs à courants continus supérieurs à 1Kw sont remplacés par les moteurs asynchrones à contrôle vectoriel de flux. TECHNOLOGIE 15 - 7 Les moteurs électriques INSTITUT CARDINAL MERCIER 3 Qu'est-ce qu'un générateur électrique ? Les découvertes de Oersted successives d'abord du champ électrique puis du champ magnétique et de leurs similitudes, suivies par l'explication du magnétisme par Ampère, ouvrent la porte à la découverte du générateur électrique. De fil en aiguille Zénobe Gramme, électricien belge, fait tourner la première machine à produire de l'électricité en courant continu : la dynamo. L'électricité, existant à l'état naturel, est découverte et produite volontairement par l'homme. Montage : Un aimant en forme anneau de fer. L'inducteur. Au milieu on place un fil de cuivre bon conducteur d'électricité isolé et bobiné sur un anneau de métal: L'induit. Fonctionnement : L'inducteur génère un champ magnétique entre ses deux pôles, nord et sud. On fait tourner l'induit, un déplacement d'électrons d'atome en atome se passe provoqué par le magnétisme reçu de l'aimant et l'électricité est née. Donc l'aimant de la dynamo mis en mouvement mécaniquement par la roue d'un vélo produit un courant électrique dans la bobine et crée ainsi du courant continu. Il s'agit d'un générateur, il existe une autre machine l'alternateur qui lui produit du courant alternatif. Celui-ci transforme l'énergie mécanique reçue en énergie électrique. Dans la réalité, ces générateurs sont raccordés mécaniquement par exemple:  à des turbines à eau pour les centrales hydroélectriques ou marémotrice  à des turbines à vapeur pour les centrales thermiques : nucléaire, gaz, charbon, déchets…  par une éolienne pour le vent  sur les bateaux à des gros moteurs diesel  un hôpital ayant besoin en permanence d'électricité pour sauver les gens aura une triple alimentation électrique : La distribution d'électricité publique, un groupe électrogène (moteur diesel avec générateur) et encore une série de batteries en cas de panne des deux autres sources électriques. Dans un premier temps le courant continu permettait d'alimenter des appareils à électrolyses, les éclairages et les moteurs à courant continu de l'industrie détrônant les anciennes sources moins souples tel que : l'énergie hydraulique éolienne, vapeur et même l'énergie de l'animal et de l'homme. TECHNOLOGIE 15 - 8 Les moteurs électriques INSTITUT CARDINAL MERCIER 4 Qu'est-ce qu'un moteur électrique ? Un moteur électrique, travaille à l'inverse du générateur ou de l'alternateur : il transforme l'énergie électrique reçue en énergie mécanique. Cela au uploads/Science et Technologie/ les-moteurs-electriques-chapitre-15-histoire-des-techniques.pdf