Réaction de l'armature dans les alternateurs

Définition de la réaction de l'armature

La réaction de l'armature dans un alternateur est définie comme l'effet du champ magnétique de l'armature sur le champ magnétique principal de l'alternateur ou du générateur synchrone.

 Interaction des champs magnétiques

Lorsque l'armature transporte du courant, son champ magnétique interagit avec le champ principal, causant soit une distorsion (magnétisation croisée) soit une réduction (démagnétisation) du flux du champ principal.

Influence du facteur de puissance

À un facteur de puissance unitaire, l'angle entre le courant d'armature I et la force électromotrice induite E est nul. Cela signifie que le courant d'armature et la force électromotrice sont en phase. Mais nous savons théoriquement que la force électromotrice induite dans l'armature est due au changement du flux du champ principal, lié aux conducteurs de l'armature.

Comme le champ est excité par du courant continu, le flux du champ principal est constant par rapport aux aimants du champ, mais il serait alternatif par rapport à l'armature car il y a un mouvement relatif entre le champ et l'armature dans l'alternateur. Si le flux du champ principal de l'alternateur par rapport à l'armature peut être représenté par

Alors la force électromotrice E induite à travers l'armature est proportionnelle à, dφf/dt.

Ainsi, à partir de ces équations (1) et (2), il est clair que l'angle entre φf et la force électromotrice E sera de 90^o.

Maintenant, le flux de l'armature φa est proportionnel au courant d'armature I. Ainsi, le flux de l'armature φa est en phase avec le courant d'armature I.

Encore une fois, à un facteur de puissance électrique unitaire, I et E sont en phase. Donc, à un facteur de puissance unitaire, φa est en phase avec E. Dans cette condition, le flux de l'armature est en phase avec la force électromotrice E et le flux du champ est en quadrature avec E. Ainsi, le flux de l'armature φa est en quadrature avec le flux du champ principal φf.

Comme ces deux flux sont perpendiculaires l'un à l'autre, la réaction de l'armature de l'alternateur à un facteur de puissance unitaire est purement distordante ou de type magnétisation croisée.

Comme le flux de l'armature pousse le flux du champ principal perpendiculairement, la distribution du flux du champ principal sous une face de pôle ne reste pas uniformément distribuée. La densité de flux sous les extrémités de pôles arrière augmente quelque peu tandis qu'elle diminue sous les extrémités de pôles avant.

Charges en retard et en avance

Dans le cas d'un facteur de puissance en avance, le courant d'armature "I" précède la force électromotrice E d'un angle de 90o. Encore une fois, nous avons montré que le flux du champ φf précède la force électromotrice E de 90o.

De plus, le flux de l'armature φa est proportionnel au courant d'armature I. Ainsi, φa est en phase avec I. Par conséquent, le flux de l'armature φa précède également E de 90o, puisque I précède E de 90o.

Comme dans ce cas, le flux de l'armature et le flux du champ précèdent la force électromotrice E de 90o, on peut dire que le flux du champ et le flux de l'armature sont dans la même direction. Ainsi, le flux résultant est simplement la somme arithmétique du flux du champ et du flux de l'armature. Finalement, on peut dire que la réaction de l'armature de l'alternateur due à un facteur de puissance électrique purement en avance est de type magnétisation.

Effet du facteur de puissance unitaire

• Le flux de réaction de l'armature est constant en magnitude et tourne à la vitesse synchrone.

• La réaction de l'armature est de type magnétisation croisée lorsque le générateur alimente une charge à un facteur de puissance unitaire.

• Lorsque le générateur alimente une charge à un facteur de puissance en avance, la réaction de l'armature est partiellement démagnétisante et partiellement de type magnétisation croisée.

• Lorsque le générateur alimente une charge à un facteur de puissance en avance, la réaction de l'armature est partiellement magnétisante et partiellement de type magnétisation croisée.

• Le flux de l'armature agit indépendamment du flux du champ principal.