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Avant l'arrivée d'amplificateurs pouvant commander une puissance élevée, il fallait "faire avec" les différentes sortes d'amplificateurs magnétiques. C'est en fait un hommage à Ernst Alexanderson qui a inventé la plupart des applications décrites sur ces pages.
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Les alternateurs sont des générateurs de courant alternatif. Un champ magnétique tournant produit une tension alternative dans les bobines fixes (stator). Le champ magnétique tournant peut être produit par un aimant permanent (la dynamo de vélo est en fait un alternateur), mais on peut également produire le champ magnétique par un bobinage rotatif.
Le courant nécessaire dans le rotor est faible en comparaison du courant produit dans le stator. Un facteur d'amplification de 100× est tout à fait normal pour une excitation simple. L'énergie mécanique est transformée en énergie électrique. On peut donc utiliser un alternateur (ou une dynamo) comme amplificateur. Mais un alternateur classique ne répond que lentement aux variations du champ magnétique (à cause de la self-induction du bobinage d'excitation) et les applications sont limitées.
Le fonctionnement d'un alternateur est décrit ici (mais lisez également les autres pages du répertoire).
- Générateur d'Alexanderson
- Il s'agit d'un alternateur qui peut fournir une fréquence plus élevée qu'un alternateur classique. Il était utilisé dans les émetteurs radio avant l'apparition des tubes de radio de puissance élevée.
- Amplidyne et métadyne
- L'amplidyne et le métadyne sont deux formes d'amplificateurs magnétiques mécaniques. Ils sont fabriqués sur base d'une dynamo modifiée et produisent du continu. Ils se comportent en amplificateur (amplifiant le courant inducteur environ 10.000 fois) mais peuvent également être utilisés comme transformateur à courant continu, transformant une tension continue en une autre.
Groupe Ward Leonard |
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- Groupe Ward Leonard
- Le groupe Ward Leonard permet de régler la puissance fournie à un moteur. Il était utilisé avant l'apparition des modules électroniques.
Schéma concret d'un groupe Ward Leonard utilisé dans les remorqueurs de la marine belge.
Schéma d'un groupe Ward Leonard utilisé dans les ascenseurs.
- Amplificateur à inductance saturable
- Et puis, nous sommes passés aux amplificateurs "statiques" c.à.d. ne comprenant pas de pièces mobiles. Ces circuits n'utilisent pas encore des composants électroniques comme les tubes et les transistors, car ils n'étaient pas en mesure de fournir la puissance nécessaire et n'avaient pas la fiabilité pour certaines applications militaires. Ces amplificateurs se comportent comme une résistance variable, mais n'ont pas les pertes d'une résistance classique (il s'agit d'une inductance variable).
Et puis finalement nous sommes passés aux circuits électroniques, utilisant d'abord des thyratrons et des ignitrons. Le thyratron pouvait commander charges faibles et moyennes (commandes d'ampoules, de moteurs,...) tandis que l'ignitron était utilisé pour commander des charges de plusieurs milliers d'ampères (processus industriels).
Bien qu'inventés avant la seconde guerre mondiale, ces tubes ont surtout été utilisés après la guerre (par exemple commande d'ascenseurs à la place d'un groupe Ward Leonard). Ces tubes permettent de moduler la puissance en modifiant l'angle de conduction d'un courant alternatif.
Et puis les tubes ont été remplacés par des thyristors ou des triacs (voir photo), sauf pour les applications très haute puissance ou voltage. La mise en conduction s'effectue par une impulsion sur la gachette (gate), mais on utilise également une commande isolée par opto-coupleur (la lumière d'une del intégrée dans le boitier commande le triac). Il s'agit de relais solid state.
On utilise actuellement des transistors de type MOSFET qui sont commandés en tension et permettent de hacher le courant en entrée. Un thyristor une fois en conduction ne peut plus être éteint sauf appareillage spécial. Ces transistors sont utilisés dans les commandes de moteurs où ils permettent le fonctionnement le plus efficace possible des moteurs asynchrones en jouant sur la fréquence et la tension. Plus de détails sur la page des variateurs électroniques de vitesse.
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