Electricité
Le fonctionnement d'une dynamo
Dynamo

Les dynamos à excitation indépendante sont souvent utilisées comme amplificatrices spécialisées..

Dynamo amplificatrice

Excitation externe

Une dynamo utilisée avec une excitation externe est généralement utilisée comme amplificatrice (par exemple dans un groupe Ward Leonard). Un gain en puissance de 10.000× est possible avec certaines dynamos spéciales.

En plus du bobinage d'excitation externe, la dynamo utilise également un bobinage série qui permet d'adapter la tension délivrée à la charge. Quand la charge augmente, le moteur tire plus de courant. Le courant dans l'enroulement série de la dynamo augmente donc également. Le champ de la dynamo devient ainsi plus important et la dynamo produit une tension plus importante pour que le moteur puisse maintenir sa vitesse constante.

Le fonctionnement correspond à une excitation compound ou hypercompound selon les réglages du courant série, le but étant d'avoir un moteur qui ne faiblit pas sous la charge et maintient une vitesse constante, uniquement dictée par le courant dans le bobinage d'excitation externe de la dynamo.

Les lettres généralement utilisées sur les schémas électriques pour indiquer les contacts des dynamos et moteurs à courant continu.

  • A1 - A2 : balais pour capter le courant
  • B1 - B2 : bobinage des pôles de commutation
  • C1 - C2 : bobinage de compensation
  • D1 - D2 : excitation série
  • E1 - E2 : excitation parallèle
  • F1 - F2 : excitation indépendante
  • H1 - H2 : bobinage auxiliaire de l'amplidyne
Les indications de courant dans les balais, de résistance du bobinage de commutation, de tension au bobinage de compensation, du nombre de spires du bobinage de l'excitation série, etc sont indiqués
Ia Rb Uc Nd ...

L'amplification en puissance d'une dynamo est de 50× environ, mais des montages spécifiques permettent d'augmenter ce gain.

Dynamos amplificatrices

La dynamo amplificatrice la plus connue est l'amplidyne;

Un regulex fig. 343 (regulating exciter) est une dynamo avec un bobinage shunt Ff supplémentaire pour augmenter le gain (contre réaction positive). On ajuste le courant dans le bobinage shunt avec la résistance Rrm pour éviter l'auto-excitation. Ce réglage est effectué une seule fois lors de la mise en route de l'installation. Si la contre-réaction positive est trop faible le gain supplémentaire est faible, si la contre réaction est trop forte la dynamo passe en excitation shunt à partir d'un certain courant d'excitation (et ne repasse plus en excitation externe).

Le rototrol fig. 348 (rotating control) est environ la même chose, mais avec un bobinage série au lieu de shunt. Ici aussi le champ produit est suffisamment faible pour ne pas provoquer d'auto-excitation. On ajuste le courant avec la résistance Rr. C'est une résistance de puissance par où passe tout le courant, et il est donc plus efficace de monter une résistance adjustable en dérivation sur le bobinage série EF.

Les deux types d'amplificateurs rotatifs sont utilisés pour produire un courant d'induit dans une autre machine. L'amplificateur rotatif va amplifier le signal d'erreur (différence entre tension de consigne et tension mesurée dans le cas d'un générateur, différence de vitesse de consigne et vitesse mesurée dans le cas d'un moteur). Le signal amplifié est envoyé à l'induit d'un moteur ou à l'inducteur d'un générateur.

Si la charge est un générateur, le type série/shunt ne joue pas un grand rôle, car le courant en sortie est proportionnel à la tension puisque la charge est constante. On trouve parfois la dénomination Single Stage Magnavolt.

Le regulex réagit plus lentement aux variations à cause de l'inductance élevée du bobinage shunt, mais le rototrol a une résistance de régulation par où passe un courant important.

Il est facile de se tromper dans les dénominations, car une dynamo en montage Ward Léonard avec excitation série supplémentaire correspond au montage rototrol.

Dynamo excitatrice

Les dynamos et alternateurs industriels sont à double étage pour permettre une puissance de commande suffisamment faible.

Au début, on utilisait une dynamo amplificatrice montée sue le même axe, car l'excitation doit se faire en continu, et seul une dynamo pouvait à l'époque fournir une puissance assez élevée.

Un example d'alternateurs à double étage pendant la seconde guerre mondiale: générateur allemand pour alimenter un bunker de communications.

Ce type de construction (caractérisée par la dynamo en dehors de l'alternateur) a été utilisé pour de nombreux générateurs jusqu'à l'apparition des redresseurs au silicium dans les années 1970 (seconde photo extraite d'un bouquin de cours dans les années 1970).

Sur la seconde photo on voit bien les anneaux pour transférer le courant de la dynamo au rotor (roue polaire).

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