Comment un alternateur crée de l'énergie?

[Dreiam]

Bonjour.

Voila j'ouvre un sujet d'après une question qui me trotte dans la tête en espérant qu'il soit bien reçu, et si quelqu'un peut m'aider a comprendre.
D'après mes connaissances actuelles.

Pour créer de l'énergie un alternateur fait tourner un rotor sur lequel sont disposés plusieurs bobine a courant continu. Celle-ci sont disposées de manière a présenter alternativement un pôle sud puis un pôle nord aux bobines du stator.

Au niveau de la transmission de l'énergie on se rapproche du principe d'un transformateur, les bobines du stator et du rotor possède toutes un noyau en lamelle de fer isolés entre elles.
Ainsi lorsque la bobine du rotor passe devant la bobine du stator elle induit un flux magnétique dans cette dernière qui va selon moi créer une tension et un courant proportionnelle au courant d'excitation de la bobine du rotor.
Ensuite le rotor poursuivant sa course le flux magnétique sera inversé a la prochaine bobine. Sinon le système resterait a l'équilibre et aucune énergie ne serait crée.

Mais voila, un transformateur ne marche pas en courant continu, mais si on inversé constamment la polarité du courant continu dans un primaire de transformateur, on obtiendrait bien un courant alternatif au secondaire. C'est ce qu'on voit dans un alternateur.

Seulement en faisant cela dans un transformateur on aurait presque autant de puissance au secondaire qu'au primaire avec les pertes.
Pourtant dans un alternateur, avec une tension d'excitation de 48V DC, et au hasard 100A. On obtient 5kV et 300A. Donc une puissance bien plus grande.

Cela est dû au fait que le rotor exerce une force angulaire. Plus il force plus l'ampérage sera élevé.

Mais je ne parviens toujours pas a m'expliquer comment la transfert d'énergie s'opère pour passer d'une force a un ampérage. alors que la bobine du rotor est a la même position, va a la même vitesse, possède le même flux magnétique.

[bicheex]

Bonjour ,

Quand tu parles de 48V DC et 100A , puis 5kV et 300A il y a quelquechose que tu oublies.

Le premier c'est pour magnétiser le rotor. Tu utilises donc une énergie pour le magnétiser.

Le deuxieme élément ( 5kV300A ) est liéà la force extérieure qui fait tourner le rotor ( combustion dans une turbine à gaz , chute d'eaudans un barrage etc..). Cette énergie est bien plus grande que ta magnétisation.

Néanmoins tu as besoin de cette magnétisation pour créer un champ magnétique afin d'obtenir un courant dans le stator.

En chiffre , la magnétisation d'un rotor de turbine à gaz de 125 MW est de 1MW.

Donc tu vois, la magnétisation est plus faible que l'énergie de la combustion.Et heureusement !

N'hésite pas si tu as des questions sur les alternateurs.

Bonne journée.

[Dreiam]

Tout d'abord merci de me répondre.

Et non malheureusement je n'oubli pas cette force extérieure, je résumé en parlant de force angulaire exercé par le rotor ou le couple. Force exercé par exemple par l'eau qui vient pousser les pâles d'une turbine d'un groupe hydroélectrique en effet.

En réalité ma question est plus orienter sur le procédé physique qui fait que cette force va être transformée en un courant.



Lorsque la bobine d'excitation passe devant la bobine du stator, elle va créer soit une surpression soit une dépression d'électron ( désolé si ce n'est pas vraiment exact mais c'est l'image que je m'en fait ) un potentiel en somme.
Donc si cette bobine du stator est reliée a un circuit, pour rétablir l'équilibre naturel, si il manque des électrons ils vont suivre la route qu'on leur a tracé pour venir combler le vide qu'on a crée. Plus ou moins vite en fonction de la résistance du circuit.
En se déplaçant ces électrons vont rétablir l'équilibre et donc réduire la différence de potentiel. Pour maintenir cette différence de potentiel on doit donc enlever encore plus d'électron. Or on se sert du champs magnétique pour déplacer ces électrons ( d'ailleur je me demande où ils vont aussi )

Si je ne me trompe pas la tension d'un alternateur est dû au courant d'excitation, plus celui-ci est important plus le champs magnétique est puissant. Ce qui permet de prendre ou de donner une plus grande quantité d'électrons et donc fournir une plus grande différence de potentiel.
Et la fréquence est dû a la vitesse de rotation (en fonction du nombre de pôle bien entendu).

Si on surcharge par exemple un groupe électrogène en le mettant en court circuit, il va forcer, perdre de la vitesse de rotation et donc réduire la fréquence du courant, et chuter en tension. Je me demande si on voit une modification au niveau du courant d'excitation a ce moment là. Bien que les groupes électrogène sont a aimant permanent je crois. Supposons sur un gros alternateur.

Voila désolé je raisonne un peu tout haut mais ça m'aide, j'ai du mal a aller plus loin pour l'instant. Dites moi si je me trompe.

[Amateur]

Hello Tous

Bin la puissance mécanique qui est fournie sur l'axe de l'alternateur classique est:
Puissance = couple x vitesse angulaire de l'axe..
L'alternateur classique (non à énergie libre) ne peut fournir plus que l'énergie mécanique P=CxVa qui est appliquée sur son axe !!

Il reste donc à trouver le graal que chacun cherche ici, à savoir:
Une machine qui fournit plus d'énergie en sortie qu'on lui donne à manger à l'entrée !!

Une sorte d'Hercule qui mangerait une petite carotte et qui ensuite détounerait un fleuve pour laver les écuries de Vincennes

Cordialement

[bicheex]

Bonsoir ,

Le courant alternatif à la sortie d'un alternateur ne va pas combler des vides.

Les électrons sont mis en mouvement dans un sens puis dans l'autre.

Globalement la position d'un électron n'a pas changé.

Le courant continu par exemple , les électrons se déplaçent de quelques mètres à l'heure , mais la propagation de l'électricité est quasiment celle de la lumière.

Une analogie pour le courant alternatif est les billes d'un pendule. La premiere tappe les autres mais uniquement la derniere a bougé. ( c'est bien sur l'idée générale pour comprendre mais ce n'est pas exactement comme ça que ca marche).

Pour en revenir à ton dernier paragraphe. La majorité des groupes électrogènes ne sont pas à aimant permanent. Ils sont avec une excitation pour obtenir le champ magnétique. Souvent avec des transformateurs d'intensité et des ponts de diodes. Ils tournent a 1500 ou 3000 tours ( donc 2 pôles ou 4 pôles ).

Si tu charge au maximum un groupe électrogène , la tension chute direct. Tu perd donc également ta régulation de courant sur le rotor. Tu perd tout.

Bonne soirée.