:: wikimiki.org ::

Moteur électrique

Moteur électrique

catégorie:moteur catégorie:électricité Catégorie:Électrotechnique Une machine électrique est une machine permettant la conversion d'énergie électrique en travail ou énergie mécanique :
- Produit d'un couple par un déplacement angulaire pour les moteurs rotatifs,
- Produit d'une force par un déplacement linéaire pour les moteurs linéaires. =Machines tournantes= Généralités sur les machines électriques

Machine à courant continu

Voir l'article de fond Machine à courant continu. Un des premiers moteurs électromagnétiques a été fabriqué par Michael Faraday en 1821.
- Il était composé d'un fil électrique dans un récipient de mercure. Un aimant permanent était placé au milieu du récipient.
- Quand le courant passait à travers le fil électrique, le fil tournait autour de l'aimant, montrant que le courant génère un champ magnétique autour du fil électrique.
- Ce moteur rudimentaire est toujours utilisé pour des démonstrations dans les classes de physique, mais il utilise du mercure qui peut être très toxique.
- [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/applets_walter_fendt/electricmotor_f/electricmotor_f.htm Moteur à Courant Continu : Animation]
- [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/applets_walter_fendt/generator_f/generator_f.htm Génératrice à Courant Continu : Animation]
- [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/bonnet/machinecc.htm Machine à courant continu]
- [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/model.htm Modélisation d'un moteur à courant continu]
- [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/regul.htm Régulation de vitesse d'un moteur à courant continu]
- [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/axem.htm Moteur à entrefer plan]
- [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/dereumaux/evolmcc.htm Évolution des moteurs à courant continu en traction]

Machines à courant alternatif

Les machines à courant alternatif sont reliées au réseau de distribution soit en monophasé soit en triphasé. Pour des applications de forte puissance, les moteurs alternatifs doivent être alimentés par des systèmes de courants polyphasés. Le système le plus fréquemment utilisé est alors le triphasé (c'est celui qui est utilisé par les distributeurs d'électricité) Ils se déclinent en deux types de moteurs : les moteurs asynchrones et les moteurs synchrones. Ces deux machines ne diffèrent que par leurs rotors.

Les moteurs universels

Ce sont des machines à courant continu de type « série » avec un stator feuilleté afin d'éviter que le courant statorique alternatif n'y induise trop de courant de Foucault. Ils sont utilisés dans des dispositifs exigeant un couple assez fort, tel que les robots de cuisine, l'outillage électroportatif de faible puissance (jusqu'à 1200 W) ou encore les aspirateurs. La vitesse de ces moteurs peut être facilement réglée par un dispositif peu couteux tel que le gradateur (le même variateur qui sert à régler l'intensité lumineuse des luminaires)

Les machines synchrones

Voir l'article de fond : machine synchrone La machine synchone est généralement utilisée en génératrice. On l'appelle alors alternateur. Mis à part pour la réalisation de groupe électrogène de faible puissance, cette machine est généralement triphasée. Pour la production d'énergie électrique, les centrales nucléaires font appel aux alternateurs. Les puissances avoisinent les 1500 MW.
Comme le nom l'indique, la vitesse de ces machines est toujours proportionnelle à la fréquence des courants qui la traversent. Ce type de machine peut-être utilisé pour relever le facteur de puissance d'une installation. On appelle ceci: Compensateur synchrone. Les machines synchrones sont également utilisées dans les systèmes de traction. Le TGV Atlantique en est un exemple. Ces machines sont associées à des onduleurs de courants. Avec ce type machine, on fixe le couple moteur moyen toujours constant, et avec un minimum de courant. On parle d'autopilotage (asservissement des courants statoriques par rapport à la position du rotor).
- [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/synch.htm Moteur synchrone]
- [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/dereumaux/rotoralt.htm Contraintes mécaniques sur un rotor de turbo-alternateur]

Les moteurs DC Brushless

Les machines asynchrones

Voir l'article de fond : machine asynchrone Inventée par Tesla, la machine asynchrone (ou machine à induction, mais ce terme est plus « anglo-saxon ») est la machine électrique la plus répandue car c'est actuellement celle qui offre le meilleur rapport qualité prix.
Comme le nom l'indique, la vitesse de ces machines n'est pas proportionnelle à la fréquence des courants qui la traversent. Ces machines étaient généralement utilisées en moteur mais, grâce aux progrès de l'électronique de puissance, il est de plus en plus fréquent qu'elles soient utilisées en génératrice. Pour fonctionner en courant monophasé, elle nécessite un système de démarrage. Pour des applications de forte puissance, les moteurs asynchrones sont alimentés par des systèmes de courants triphasés
- [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/bonnet/machineasynchrone.htm Machine asynchrone triphasée]
- [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/demfr.htm Démarrage et freinage des moteurs asynchrones triphasés]
- [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/reglvit.htm Réglage de la vitesse de rotation des moteurs asynchrones triphasés]
- [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/divers/choixmas.htm Choix d'un moteur asynchrone en cycle intermittent]
- [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/download/mli.pdf Modulation de largeur d'impulsion]

Les machines autosynchrones

Voir l'article de fond : machine autosynchrone. Le rotor finit par tourner à même vitesse que le champs magnétique.

Caractéristiques communes des machines à courant alternatif

Excepté pour le moteur universel, la vitesse des machines à courant alternatif est généralement liées à la fréquence des courants qui traversent la machine. ll existe aussi un grand nombre de moteurs hybrides de toute sorte (par exemple « asynchrone synchronisé » dans les pompes de lave-vaisselle) et aussi que parfois, dans les appareils alimentés en alternatif, on utilise des petits moteurs à courant continu alimentés à travers un redresseur à diode (sèche cheveux, ...).

Moteurs pas à pas

Un autre genre de moteur électrique est le moteur pas à pas, où un rotor interne contenant les aimants permanents est commandé par un ensemble d'aimants externes qui sont commutés électroniquement. L'allumage ou non de chacun définit une position angulaire différente. (L'enchaînement permet le mouvement.) Les moteurs pas à pas simples ont un nombre limité de positions, mais les moteurs pas à pas à commande proportionnelle (on alimente plus ou moins chaque bobine) peuvent être extrêmement précis. On parle alors de "demi-pas" puisque le moteur peut s'équilibrer entre deux pas. Ces moteurs commandés par ordinateur sont une des formes les plus souples de systèmes de positionnement, en particulier dans les pièces des systèmes servocommandés numériques, comme les moteurs de positionnement des têtes de lecture des disques. Principe de fonctionnement [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/flash/pas.swf] Type de moteur pas à pas [http://webpublic.ac-dijon.fr/pedago/physique/documents/PhysiqueAppliquee/MoteurPasAPas/AimantPermanent/AimantPermanent.htm] Électronique de commande moteurs pas à pas [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/elecpas.htm] =Moteurs Linéaires= Un moteur linéaire est essentiellement un moteur électrique qui « a été déroulé » de sorte qu'au lieu de produire un couple (rotation), il produise une force linéaire sur sa longueur en installant un champ électromagnétique de déplacement. Ils se divisent en ceux à accélération faible utilisés dans le transport aussi bien le Transrapid que le SkyTrain, et ceux à accélération rapide dans les armes comme le canon magnétique et les engins spatiaux.
- électroaimant
- sustentation électromagnétique =Voir aussi=
- travail d'une force
- énergie électrique
- Zénobe Gramme ja:電動機

Catégorie:Électrotechnique

Electricite Electricite Electronique article principal :Électrotechnique

Travail d'une force

Le travail d'une force est l'énergie fournie par cette force lorsque son point d'application se déplace (l'objet subissant la force se déplace ou se déforme). Si par exemple on pousse une voiture, le travail de la poussée est l'énergie produite par cette poussée. Le travail est exprimé en joules (J), et est souvent noté W, initiale du mot anglais Work qui signifie travail.

Définition

Une force constante

\vec

qui s'applique sur un objet parcourant un trajet rectiligne

\vec

fournit une énergie, un travail W :

W = \vec\cdot \vec

On remarque que seule la composante de

\vec

qui est parallèle à

\vec

travaille (propriété du produit scalaire). Si la force change au cours du trajet, ou si le trajet n'est pas rectiligne, on se ramène à une courte durée dt pendant laquelle la force peut être supposée constante et le trajet parcouru

\vec

est considéré comme rectiligne (tangent à la courbe) ; ce travail élémentaire est noté

\delta W

et vaut : :

\delta W = \vec \cdot \vec

. On peut alors obtenir le travail total fourni par la force

\vec

, en sommant les travaux sur la trajectoire

\mathcal

parcourue par le point d'application de

\vec

: :

W=\oint_\vec\cdot\vec

Cas particuliers

Considérons une force

\vec

constante s'appliquant sur un objet se déplaçant sur une trajectoire rectiligne. Un certain nombre de cas particuliers permettent d'illustrer la notion de travail d'une force : produit scalaire
- Si la force F est parallèle au déplacement u et orientée dans le même sens, le travail W = F.u, fourni par la force est positif : d'après le théorème de l'énergie cinétique, la force a augmenté l'énergie cinétique du système, celui-ci se déplace donc plus rapidement. On appelle parfois une telle force, une force motrice.
- Si la force F est parallèle au déplacement u mais orientée dans le sens opposé, le travail W = F.u, fourni par la force est négatif : d'après le théorème de l'énergie cinétique, la force a diminué l'énergie cinétique du système, celui-ci se déplace donc plus lentement. On appelle parfois une telle force, une force résistante.
- Si la force F est perpendiculaire au déplacement u, le travail de la force est nul W = 0 : la force n'a pas modifié l'énergie cinétique du système. Ce dernier cas ne doit pas laisser penser qu'une force dont le travail est nul n'a aucun effet sur un système. Ainsi, dans le cas d'un solide en mouvement circulaire uniforme, la force centripète a un travail nul. Pour autant, si l'on supprime la force centripète, alors en vertu de la 1^ère loi de Newton, le solide cessera son mouvement circulaire et se déplacera en mouvement rectiligne. loi de Newton
Mouvement circulaire uniforme.
La force centripète qui crée l'accélération du même nom est perpendiculaire au mouvement : son travail est nul. Les forces dont le travail est nul ne modifient pas l'énergie cinétique du solide. En particulier, elles ne modifient pas la norme de la vitesse ; elles peuvent cependant en modifier la direction.

Exemple

Pour monter debout sur une chaise de 50 centimètres de haut, une personne de masse 80 kg doit effectuer un travail correspondant à celui de son poids (

F = m.g

) sur une distance de 50 cm, soit un travail de

m.g.h

où la masse

m

vaut 80 kg,

g

est l'accélération de la gravité (9,81

m/s^2

) et

h

vaut 1/2

m

. Le travail effectué, correspondant à l'énergie mécanique dépensée, vaut donc 400 J. ja:仕事 catégorie:Mécanique catégorie:énergie catégorie:thermodynamique

Généralités sur les machines électriques

Le but de cette page est d'expliquer comment une machine électrique tourne et produit un couple.

Circuit Statique

Soit un circuit magnétique entouré par un bobinage comportant N spires alimenté par une tension

u \,

. On note

\varphi\,

flux par spire et

\Phi = N \varphi\,

le flux total embrassé par la bobine. On peut écrire:

u=Ri+ \,

En multipliant cette équation par

idt\,

on obtient :

u.i.dt=R.i^2.dt+N.i.d\varphi\,

On peut identifier

dW_e=u.i.dt \,

la puissance consommée et

dW_ = R.i^2.d t\,

les pertes thermiques. Si on fait un bilan des énergies :

dW_e=dW_+dW_\,

Avec

dW_m\,

l'énergie magnétique. Par identification on en déduit que

dW_m=Nid\varphi\,

. Donc:

W_m = \int\,

Si on considère que le circuit est indéformable alors

dS=0 \,

avec

S \,

= surface délimitée par le cicuit.

\varphi = B.S  \Rightarrow d\varphi = S.dB+dS.B  \Rightarrow dW_m=N.i.S.dB\,

Ni = \int=Hl

donc on en déduit

dW_m=H.l.S.dB=H.dB.V \,

avec

V= l.S = \,

Volume donc

W_m=\int

Cas linéaire :On considère que le matériau est non-saturé. donc

\Phi  =Li\,

B=\mu .H\,

W_m=\frac.\Phi .i\,

\Phi=L.i\,

alors

Wm=\frac.L.i^2

\frac=\frac.B.H=\frac.\mu .H^2= \frac

on pose

W_m+W'_m= \Phi .i=N.\varphi .i \,

avec :
-

W_m \,

= énergie magnétique
-

W'_m\,

= Co-énergie dans le cas linéaire =

W_m=W'_m=\Phi .i \,

Circuit déformable ou dynamique

Comme le circuit est en mouvement on a de l'énergie mécanique en plus de l'énergie thermique et l'énergie Magnétique. Donc :

dW_e=dW_+dW_+dW_m \,

, avec :
-

dW_e=u.i.dt=(Ri+N\frac).i.dt=R.i^2.dt+N.i.d\varphi \,

dWth= R.i^2.dt\,

dW_ = F.dx\,

(déplacement linéaire) ou

dW_ = C.d \theta \,

(rotation) De plus on néglige les pertes fer et les frottements. donc on obtient : :

R.i.dt+N.i.d\varphi=Fdx+dW_m \,

F=(-\frac) \varphi=cste\,

comme

W_n+W'_m = \varphi .N.i \,

= Machines élémentaire =

Cas Particulier

Stator lisse Rotor Lisse

Stator lisse Rotor Saillant

Stator Saillant Rotor lisse

Stator lisse Rotor Saillant

Catégorie:Électrotechnique

Machine à courant continu

Une machine à courant continu est une machine électrique : convertisseur électromécanique permettant la conversion bidirectionnelle d'énergie entre une installation électrique parcourue par un courant continu et un dispositif mécanique.
- En fonctionnement moteur l'énergie électrique est transformée en énergie mécanique
- En fonctionnement générateur l'énergie mécanique est transformée en énergie électrique. La machine se comporte comme un frein. La génératrice à courant continu est aussi appelée dynamo =Machine de base ou machine à excitation indépendante= thumbnail

Description sommaire

Une machine électrique à courant continu est constituée :
- D'un stator qui est le siège d'un champ magnétique fixe B_s créé soit par des enroulements statoriques soit par des aimants permanents. Ce stator est aussi appelé inducteur en référence au fonctionnement en génératrice de cette machine.
- D'un rotor bobiné relié à un collecteur rotatif inversant la polarité dans chaque enroulement statorique au moins une fois par tour et qui permettent de créer un champ magnétique rotorique en quadrature avec le champ statorique. Les enroulements rotoriques sont aussi appelés enroulement d'induits en référence au fonctionnement en génératrice de cette machine.

Constitution et principes physiques

Le schéma de ce type de machine est donc le suivant : thumbnail
- Le courant I, injecté via les balais au collecteur, traverse un conducteur rotorique (=une spire rotorique) et change de sens (="commutation") au droit des balais. Afin d'éviter une surtension, on dispose les balais sur la « ligne neutre » (=zone où la densité de flux est nulle). Cette ligne peut néanmoins se déplacer selon que la machine travaille à forte ou à faible charge. Une surtension risque alors d'apparaître dans la spire qui commute et provoquer la destruction progressive du collecteur. Pour pallier cela, c-à-d compenser la réaction d'induit, on utilise des pôles de commutation.
- Le champ statorique (B_s sur le schéma) agit sur les conducteurs rotoriques traversés par l'intensité I : la force de Laplace (F_L sur le schéma) qui résulte de cette interaction est identique en module pour deux conducteurs rotoriques diamétralement opposés mais comme ces courants sont en sens inverse grâce au système balais-collecteur, les forces sont aussi de sens opposés.
- La force ainsi crée est proportionnelle à I et à B_s . Le couple moteur T est donc lui aussi proportionnel à ces deux grandeurs.
- La tige conductrice traversée au rotor par le courant I se déplace soumis au champ statorique B_s . Elle est donc le siège d'une force contre-électromotrice (FCEM) induite (loi de Faraday-Lenz) proportionnelle à B_s et à sa vitesse de déplacement donc à la fréquence de rotation. L'ensemble de ces forces contre-électromotrices à pour conséquence l'apparition d'une force contre-électromotrice globale E aux bornes de l'enroulement rotorique qui est proportionnelle à B_s et à la vitesse de rotation du moteur.
- Pour permettre au courant I de continuer à circuler, il faudra que l'alimentation électrique du moteur délivre une tension supérieure à la force contre-électromotrice E induite au rotor.

Schéma électrique idéalisé

center Ce schéma rudimentaire n'est pas valable en régime transitoire.
R_i et R_e sont respectivement les résistances du rotor et du stator
Ce schéma correspond aux équations électriques suivantes :
- - au stator : U_e = R_e . I_e (loi d'ohm) et le champs statorique vaut B_s = k_e . I_e (la moins exacte des formules de ce paragraphe car on ne tient pas compte des non-linéarités qui sont importantes et, en plus, on suppose que la machine comporte des enroulements de compensation (=enroulements de commutation) qui rendent ce champ indépendant des courants rotoriques. En fait, on fait passer dans ces enroulements de commutation un courant tel qu'il crée un champ annulant le champ induit au niveau des balais. Ce courant est le courant passant dans l'enroulement d'armature car le champ de commutation doit varier de la même manière que le champ induit.)
- - au rotor : U_i = E + R_i.I_i
D'autre part on a deux équations électromécaniques :
- - La force contre électromotrice : E = Cte . B_s . Ω (Ω = fréquence de rotation en rad/s).
- - Le couple électromécanique (moteur ou résistant) : T = Cte . B_s . I_i
On peut montrer que les constantes sont les mêmes pour les deux lignes, ce qui implique :

- E . I_i = T . Ω ou « Puissance électrique utile » = « Puissance mécanique »

Comment ça marche (descriptif)

Imaginons une machine électrique alimentée par une source de tension U. Lorsque le moteur tourne à vide (il ne fait pas d'effort) il n'y a pas besoin de fournir de couple, I_i est très faible et U ≈ E. La vitesse de rotation est proportionnelle à U.

- fonctionnement en moteur Lorsque que l'on veut la faire travailler, cela la freine donc E diminue.
Comme U reste constante, le produit R_i.I_i augmente donc I_i augmente, donc le couple T augmente lui aussi et lutte contre la diminution de vitesse : c'est un couple moteur
Plus on le freine, plus le courant augmente pour lutter contre la diminution de vitesse. C'est pourquoi les moteurs à courant continu peuvent « griller » lorsque le rotor est bloqué.
- fonctionnement en génératrice Si une source d'énergie mécanique essaie d'augmenter, la vitesse de machine Ω augmente donc E augmente.
Comme U reste constante, le produit R_i.I_i devient négatif et augmente en valeur absolue, donc I_i augmente, donc le couple T augmente lui aussi et lutte contre l'augmentation de vitesse : c'est un couple résistant
Le signe du courant ayant changé, le signe de la puissance consommée change lui aussi. La machine consomme une puissance négative, donc elle fourni de la puissance au circuit. Elle est devenue génératrice =Machine à excitation constante= C'est le cas le plus fréquent : B_s est constant car il est créé par des aimants permanents ou bien encore parce que U_e donc I_e sont constants.
Si l'on pose : Cte . B_s = K, les équations du paragraphe précédent deviennent :

- U = E + R_i.I_i
- E =K . Ω
- T = K . I_i =Moteur série= L'excitation série étant aujourd'hui réservé à des moteurs, il n'est pas habituel d'utiliser le terme de machine à excitation série'. Ce type de moteur est caractérisé par le fait que le stator est monté en série électrique avec le rotor.
- Donc le même courant traverse le rotor et le stator : I_i = I_e = I
et la tension d'alimentation U = U_i + U_e

- B_s = k_e . I
les équations de la machine deviennent :

- U = E + R_i.I + R_e . I = E + (R_i + R_e) . I
- E = k . k_e . I . Ω = K . I . Ω
- T = k . I . k_e . I = K . I²
- Les équations ci-dessus permettent de montrer que les moteurs à excitation série peuvent développer un très fort couple à basse vitesse, c'est pourquoi ils ont été utilisés pour réaliser des moteurs de traction de locomotives jusque dans les années 1975.

- Aujourd'hui, les principales applications sont :
- les démarreurs d'automobiles.
- les moteurs universels (perceuses, ...) : le couple T = K . I² reste de même sens quel que soit le signe de I. La seule condition pratique pour qu'un moteur série soit un moteur universel est que son stator doit être feuilleté. (Remarque : une perceuse fonctionne très bien en continu : essayez de la brancher sur votre batterie d'automobile, ce n'est que du 12 V et elle tourne ...) =Excitation Shunt= Dans le moteur shunt le stator est monté en parallèle avec le rotor. Il n'y a plus beaucoup d'application à ce montage.
- Donc la tension aux bornes du rotor est la même que celle aux bornes du stator : U_i = U_e = U

- B_s = k_e . I_e K . U
les équations de la machine deviennent :

- U = E + R_i.I_i
- E = K . U . Ω
- T = K . U . I_i =Excitation composée ou Compound= Dans le moteur compound une partie du stator est monté en série électrique avec le rotor et une autre est de type parallèle ou shunt.
- Ce moteur réunit un stator serie et un shunt, les avantages des deux types de moteur : fort couple à basse vitesse mais qui ne s'emballe pas à vide (emballement = vitesse excessive). =Avantages et inconvénients= thumbnail Le principal problème de ces machines vient de la liaison entre les balais, ou charbons et le collecteur rotatif.
- Plus la vitesse de rotation est élevée, plus les balais doivent appuyer fort pour rester en contact et plus le frottement est important.
- Aux vitesses élevées les charbons doivent être remplacés très régulièrement.
- Le contact électrique imparfait cause des arcs électriques, usant rapidement le commutateur et générant des parasites dans le circuit d'alimentation.
- Pour des fonctionnements en moteur de petite puissance ce problème peut être résolu grâce à la technologie du moteur à courant continu sans balai communément appelé moteur brushless : un dispositif d'électronique de puissance remplace l'ensemble balai - collecteur: La position du rotor est détectée par des capteurs à effet Hall et le courant est commuté par des transistors à effet de champ catégorie:électrotechnique

1821

Catégorie:1821 Cette page concerne l'année 1821 du calendrier grégorien.

Événements

Europe

- Insurrection de la Grèce (1821-1830). Début de la guerre d'indépendance grecque contre l'Empire ottoman (fin en 1829).
- Les habitants de Samothrace sont massacrés par les Turcs.
- Portugal, la cour retourne à Lisbonne et le roi laisse à son fils la charge de gouverner la colonie du Brésil.

France

Afrique

Amériques

Amérique du Nord

- L'indien cheroquee Sequoya développe la langue écrite cheroquee.
- Le Missouri devient de vingt-quatrième état de l'Union américaine.

Amérique latine

- 15 septembre : Indépendance du Costa Rica et du Guatemala.
- Proclamation d'indépendance du Mexique.
- Proclamation de l'indépendance du Pérou par San Martin.

Asie

Océanie & Pacifique

Proche-Orient & Monde arabe

Arts & cultures

- Le peintre paysager anglais John Constable peint La charette de foin.
- L'Indien Cherokee Sequoyah invente un alphabet destiné à son peuple.

Sciences et techniques

- Le physicien anglais Michael Faraday met au point le moteur électromagnétique.
- Découverte de l'effet Seebeck par le physicien allemand Thomas Johann Seebeck
- Mary Anning découvre le premier squelette complet de plésiosaure

Naissances en 1821

- 25 mars : Robert Bentley, botaniste anglais († 1893)
- 9 avril : Charles Baudelaire, poète et écrivain français
- 16 avril : Ford Madox Brown, peintre anglais
- 4 mai : Pafnouti Tchebychev, mathématicien russe
- 18 juillet : Pauline Garcia-Viardot, chanteuse d'opéra, compositeur
- 11 novembre du calendrier grégorien ou 30 octobre du calendrier julien : Fedor Dostoïevski, écrivain russe († 1881)
- 12 décembre : Gustave Flaubert, écrivain français

Décès en 1821

- 5 mai : Napoléon Bonaparte, Empereur des Français. __NOTOC__ ko:1821년 ms:1821 simple:1821 th:พ.ศ. 2364

Mercure (élément)

Le mercure est un élément chimique de symbole Hg et de numéro atomique 80. Connu depuis l'Antiquité, le mercure est un métal de couleur argent brillant. Son symbole Hg provient du latin, lui-même emprunté au grec, hydrargyrum qui signifie « argent liquide » ( ̔Υδορ, l'eau et ̓Αργυρος, l'argent).
Histoire
Les alchimistes l'appelaient parfois le « vif-argent » et le représentaient grâce au symbole de la planète Mercure, d'où son nom actuel. On trouve le mercure sous forme naturelle ou oxydée. Ce métal a eu de tout temps de nombreuses utilisations :
- Le mercure fut utilisé probablement dès 2700 avant notre ère pour amalgamer l'or, l'argent ou d'autres métaux. Aujourd'hui certains chercheurs d'or utilisent encore le mercure pour amalgamer les paillettes d'or. L'amalgame obtenue est ensuite chauffé vers 400-500 °C, ce qui conduit à l'évaporation du mercure. Ce procédé reste très artisanal et concerne 10 % de la production mondiale d'or. Il pose de graves problèmes de pollution, notamment des rivières en Amazonie ainsi qu'en Birmanie entre autres.
- On a utilisé par le passé un amalgame de mercure et d'étain pour la fabrication de miroirs.
- Du fait de la densité élevée de ce métal, Torricelli utilisa du mercure pour la création de son baromètre en 1643.
- Grâce à son coefficient de dilatation thermique élevé, le mercure fut, dès le , utilisé pour la fabrication des thermomètres. Cela pose d'ailleurs des problèmes de santé publique : cf. Thermomètre et tensiomètre à mercure
- L'amalgame de mercure et d'or est utilisé dans l'artisanat d'art pour réaliser la dorure de différents objets, notamment les bronzes.
- L'anglais Howard fut le premier à utiliser, en 1799, le fulminate de mercure (Hg(ONC)₂) comme détonateur. Cet usage a perduré jusqu'à récemment.
- Des composés à base de mercure ont été utilisés pour le traitement des semences.
Propriétés physiques et chimiques
Sous les conditions normales de température et de pression, c'est le seul métal à l'état liquide. Notons également qu'il s'agit du seul métal dont la température d'ébullition est inférieure à 650 °C. Le point triple du mercure, à -38,8344 °C, est un point fixe de l'échelle internationale des température (ITS-90). Les vapeurs de mercure sont nocives. On notera que le mercure est le seul élément en dehors des gaz rares à exister sous forme de vapeur monoatomique Hg⁰. La pression de vapeur saturante P
- du mercure est donnée en kilopascals par les formules suivantes :
- log P
- = 7,149 - 3212,5/T entre 273 et 423 K
- log P
- = 7,003 - 0,000197(T-273) - 3141.33/T entre 423 et 673 K Le mercure forme facilement des alliages avec presque tous les métaux communs à l'exception du fer, du nickel et du cobalt. L'alliage est également difficile avec le cuivre, le platine et l'antimoine. Ces alliages sont communément appelés amalgames. Cette propriété du mercure a de nombreux usages.
Oxydation du mercure
Le mercure existe à divers degrés d'oxydation : 0 (mercure métallique), I (ion mercureux Hg₂²⁺, Hg₂SO₄), II (ion mercurique Hg²⁺, HgO, HgSO₃, HgI⁺, HgI₂, HgI₃^-, HgI₄^2-). Le mercure métallique n'est pas oxydé à l'air sec. Cependant, en présence d'humidité, le mercure subit une oxydation. Les oxydes formés sont Hg₂O à température ambiante, HgO entre 573 K (300 °C) et 749 K (476 °C). L'acide chlorhydrique (HCl) et l'acide sulfurique (H₂SO₄) dilué n'attaquent pas le mercure élémentaire. En revanche, l'action de l'acide nitrique (HNO₃) sur le mercure Hg produit HgNO₃. L'eau régale attaque également le mercure : du mercure corrosif HgCl₂ est alors produit.
Mercure et sulfures
Le mercure tend à former des liaisons covalentes avec les composés soufrés. D'ailleurs, les thiols (composés comportant un groupe -SH lié à un atome de carbone C) étaient autrefois nommés mercaptans du latin mercurius captans. Cette affinité entre le mercure et les sulfures peut s'expliquer dans le cadre de la théorie HSAB car le méthylmercure par exemple est un acide très doux de même que les composés soufrés sont des bases très douces.
Minerai et métallurgie du mercure

Utilisation

- Des composés mercuriques servent comme fongicides et bactéricides.
- La synthèse du chlore en Europe passe souvent par l'utilisation de cellules à cathode de mercure.
- Les lampes fluorescentes à vapeur de mercure contiennent environ 15 mg de mercure gazeux.
- Le mercure est utilisé pour la fabrication des amalgames dentaires couramment appelés plombages (bien que ne contenant pas de plomb).
- Certaines piles contiennent du mercure. Les piles salines et alcalines ont longtemps contenu du mercure à hauteur de 0,6 % pour les piles salines, 0,025% pour les autres. Quant aux piles boutons, elles mettent parfois en jeu les couples Zn²⁺/Zn et Hg²⁺/Hg. La réaction en fonctionnement est : Zn + HgO + H₂O + 2 KOH --> Hg + [Zn(OH)₄]K₂
- Le mercure est utilisé dans les lampes à mercure et à iodure métallique sous haute-pression à la forme atome. On notera que le mercure est initialement sous forme d'oxyde. Pour les piles de « type bouton » répondant à ce modèle, 1/3 du poids de la pile est du mercure ! Dans leur grande majorité cependant, les piles boutons utilisent de l'oxyde d'argent à la place de l'oxyde de mercure ; elles contiennent alors entre 0,5 et 1 % de mercure.
Aspects environnementaux
Environ 2500 tonnes de mercure sont émises dans l'atmosphère chaque année par l'activité humaine. La combustion du charbon dans les centrales électriques et les activités minières représentent les principales sources d'émission. On estime que 4000 tonnes supplémentaires sont émises chaque année par recirculation, par les volcans ou par les formations géologiques riches en mercure.
Aspects toxicologiques
La toxicité du mercure dépend de son degré d'oxydation. Au degré 0, il est toxique sous forme de vapeur. Les ions de mercure II sont bien plus toxiques que les ions de mercure I. L'activité bactérienne en milieu aquatique convertit une partie du mercure dissout en méthylmercure HgCH3. Sous cette forme, le mercure est neurotoxique et s'accumule dans la chaîne alimentaire aquatique. La consommation de certaines espèces de poissons prédateurs représente une source d'exposition importante pour l'humain.
Symbolique
Les noces de mercure symbolisent les 38 ans de mariage dans le folklore français.
Sources
Citons notamment en français :
- [http://www.sfc.fr/Donnees/pres.htm Données industrielles, économiques, géographiques sur les principaux produits chimiques, métaux et matériaux]
- Précis de médecine du travail - chapitre « Mercure » - 4e édition
- Atlas de la chimie - Hans Breuer
- Publications du [http://www.ctq.qc.ca/mercure.html Centre de Toxicologie du Québec]
- Articles de [http://www.prescrire.fr la revue Prescrire]
- Techniques de l'Ingénieur, traité Matériaux métalliques, M 2 395 - « Métallurgie du mercure »
- [http://chppm-www.apgea.army.mil/ento/timefram/organmer.htm Pesticide Timeline: Organomercury Poisonings] Catégorie:Élément chimique Catégorie:Métal de transition ja:水銀 ko:수은 ms:Raksa simple:Mercury (element) th:ปรอท

Aimant

ja:磁石 Un aimant est un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’est-à-dire dont le champ rémanent et l'excitation coercitive sont grands (voir ci dessous). Cela lui donne des propriétés particulières comme d'exercer une force d'attraction sur tout matériau ferromagnétique.

Applications des aimants

- Tout barreau aimanté s'oriente naturellement dans la direction nord-sud suivant les lignes du champ magnétique terrestre, pour peu qu'on lui laisse un axe de rotation libre de toutes contraintes. Cette propriété est utilisée dans la fabrication des boussoles.
- Les aimants sont très utilisés pour la réalisation de machines à courant continu ou de machines synchrones.
- L'existence de champ magnétique en l'absence de courant est mise à profit pour la réalisation de capteurs, par exemple des capteurs de proximité.

Caractéristiques des aimants

Les aimants contiennent presque systématiquement des atomes d'au moins un des éléments chimiques suivants : fer, cobalt ou nickel ou de la famille des Lanthanides (terres rares). Les aimants naturels sont des oxydes mixtes de Fer II et de Fer III de la famille des ferrites (oxyde mixtes d'un métal divalent et de Fer III).
- Le champ rémanent est le champ magnétique existant dans le matériau en l'absence de courant.
- L'excitation coercitive de démagnétisation est l'excitation (champs magnétique créé par des courants circulant autour du matériau) qu'il faut produire pour démagnétiser ce matériau.
- La température de Curie : température pour laquelle le matériau perd (irréversiblement) son aimantation. ! Matériaux !! Br en Tesla !! Hc en kA/m !! T° de Curie en °C !! Remarques diverses |- | ferrites || 0,2 à 0,4 || 200 || 300 || les moins chers |- | Alnico || 1,2 || 50 || 750 à 850 || se démagnétisent trop facilement |- | Samarium Cobalt || 0,5 || 800 || 700 à 800 || prix élevé à cause du Cobalt |- | Néodyme fer bore || 1,3 || 1500 || 310 || prix en baisse (brevets) , sujet à l'oxydation |{

Courant alternatif

Le courant alternatif est un courant électrique qui change de sens périodiquement. La forme la plus utilisée de courant alternatif est le courant sinusoïdal, essentiellement pour la distribution commerciale de l'énergie électrique. On doit distinguer :
- Les courants purement alternatifs dont la valeur moyenne (composante continue) est nulle, qui peuvent alimenter un transformateur sans danger.
- Les courant alternatifs à composante continue non nulle qui ne peuvent en aucun cas alimenter un transformateur

Historique

voir Histoire de l'électricité Aux États-Unis Nikola Tesla en 1882 conçoit l'alternateur triphasé. Parallèlement, en France, Lucien Gaulard invente le transformateur. Ces deux inventions permettent de surmonter les limitations imposées par l'utilisation du courant continu pour la distribution de l'électricité alors préconisée par Thomas Edison qui avait déposé de nombreux brevets en rapport avec cette technologie (et possédait des réseaux de distribution de courant continu) Les avantages apportés par le transport et la distribution de l'énergie électrique par courants alternatifs sont indéniables. L'industriel Westinghouse, détenteur des brevets, finit par l'imposer au USA.

Avantages

Contrairement au courant continu, les caractéristiques (tension/courant) du courant purement alternatif peuvent être modifiées par un transformateur à enroulements.
Dès qu'il existe une composante continue non négligeable, un transformateur est inutilisable. Grâce au transformateur :
- Le courant transporté par des lignes à haute tension subit des pertes par effet Joule beaucoup plus faibles. En divisant simplement par 10 l'intensité du courant transporté, on divise par 100 les pertes dues à la résistance des câbles électriques, la puissance dissipée dans une résistance étant proportionnelle au carré de l'intensité du courant.
- À puissance constante, on peut réduire fortement l'intensité d'un courant alternatif en augmentant sa tension.
- On abaisse ensuite la tension afin de fournir une alimentation en basse tension près du lieu de distribution, afin de garantir la sécurité des utilisateurs.

Les courants sinusoïdaux

soient x le nombre de divisions correspondantes à la période T et Sh durée du balayage sensibilité horizontale T= x
- Sh

Triphasés

Seul les alternateurs polyphasés sont susceptibles de fournir une puissance élevée. C'est le triphasée qui est utilisé pour le transport de l'électricité : L’alimentation électrique triphasée utilise trois câbles pour chacune des trois phases et un câble pour le neutre. Chacun des trois câbles est parcouru par un courant alternatif sinusoïdal déphasé de 120 degrés par rapport à chacun des deux autres câbles.Le neutre étant généralement relié à la terre, il n'est pas transporté, mais recréé aux endroits où cela est nécessaire. Catégorie:Électricité Catégorie:Électrotechnique ja:交流

Courant alternatif

Historique

Avantages

Les courants sinusoïdaux

soient x le nombre de divisions correspondantes à la période T et Sh durée du balayage sensibilité horizontale T= x
- Sh

Triphasés

Machine à courant continu

Description sommaire

Constitution et principes physiques

Schéma électrique idéalisé

Comment ça marche (descriptif)

Gradateur

=Définition= Un gradateur est un dispositif de l'électronique de puissance destiné à modifier un signal électrique dans le but de faire varier sa tension efficace de sortie et de modifier ainsi la puissance dans la charge. Ce dispositif est utilisé sur des tensions alternatives (souvent sinusoïdales): c'est un convertiseur direct alternatif-alternatif. =Principe= Le gradateur utilise un triac pour faire varier la tension efficace en sortie du montage,

Commande par angle de phase

L'interrupteur autorise le passage du courant durant un temps plus ou moins long de la demi-période. Ce temps est défini par le rapport cyclique qui est le rapport du temps de fermeture divisé par la demi-période, il est donc compris entre 0 et 1. Quand il est égal à 0 la tension de sortie est quasiment nulle et quand il est égal à 1 la tension de sortie est la même que celle de l'entrée (du réseau). sortie d'un gradateur en fonction du rapport cyclique de la phase

Commande par train d'onde

L'interrupteur autorise le passage du courant pendant une durée T₁ correspondant à un nombre entier de demi-périodes du secteur . Puis coupe pendant le reste de la période T₂ de fonctionnement. On règle le transfert d’énergie en faisant varier le rapport T₁/T₂. Ce procédé est réservé aux machines à fortes inerties tel que les fours, le chauffage(dans ce cas inertie thermique). sortie d'un gradateur commandé par train d'onde =Utilisations= Les gradateurs sont utilisés pour réaliser des variateurs pour certains appareils fonctionnant sur le réseau (lampes halogènes, aspirateurs domestiques, outillage électroportatif, ...) et pour la régulation de chauffage électrique. Catégorie:Électronique de puissance

Machine synchrone

Une machine synchrone est une machine électrique absorbant ou produisant un courant électrique dont la fréquence est parfaitement déterminée par la fréquence de rotation de machine. Au-delà de quelques kilowatts, les machines synchrones sont généralement des machines triphasées. Les alternateurs sont des machines synchrones fonctionnant en génératrice.
- Le rotor, souvent appelé 'roue polaire', est alimenté par une source continue. =Principes généraux= Les courants statoriques créent un champ magnétique tournant dans le stator. Ce champ tournant est synchrone de la fréquence des courants statoriques, c'est-à-dire que sa fréquence de rotation (sa vitesse) est proportionnelle à la fréquence d'alimentation de l'alimentation électrique. La vitesse de ce champ tournant est appelée vitesse de synchronisme. L'enroulement au rotor est alimenté par un courant continu ce qui le rend semblable à un aimant. Il peut d'ailleurs être constitué d'un aimant, le rotor n'a alors plus besoin d'être alimenté. Le champ magnétique ainsi créé cherche en permanence à s'aligner sur celui du stator. C'est pour cela que la machine est dite synchrone : elle tourne à la même vitesse que le champ statorique. =Machine synchrone triphasée=

Mise en équation

Méthode utilisée

Notations

- Toutes les grandeurs statoriques sont repérées soit par l'indice _S soit par des indices en majuscules.
- Toutes les grandeurs rotoriques sont repérées soit par l'indice _r soit par des indices en minuscules. L'angle

\theta (t) = \Omega_m .t  \,

correspond au décalage angulaire entre le stator et le rotor.
-

L_S ; L_r     \,

: Inductances propres d'un enroulement du stator ; d'un enroulement du rotor.
-

M_S   \,

: Inductance mutuelle entre deux enroulements du stator.
-

M_ \,

: Valeur maximale de l'inductance mutuelle entre l'enroulement du rotor et un du stator (correspondant à une position pour laquelle θ = 0 ± 2π/3 ).

Hypothèses

La mise en équation n'est opérable que pour une machine à pôles lisses et dont le circuit magnétique est non saturé. Pour les autres machines, on apportera des correctifs permettant (avec plus ou moins d'exactitude) la prise en compte de leurs complexités. Pour la suite on considère une machine pour laquelle :
- Son circuit magnétique est homogène (entrefer constant) et non saturé. De ce fait, les diverses inductances sont constantes (entrefer constant).
- Les courants des trois phases statoriques ont la même valeur efficace I_S (la machine est assimilable à un récepteur triphasé parfaitement équilibré.
- Elle possède une seule paire de pôles (machine bipolaire). Les machines multipolaires se ramènent à une machine bipolaire au prix d'une transformation angulaire. A détailler ? center

Les courants

Au stator

On fixe l'origine des temps de manière à pouvoir écrire : :

i_A (t) = I_S (t) \sqrt . \cos \alpha_S  \,

On en déduit les courants des deux autres phases du stator : :

i_B (t) = I_S (t) \sqrt . \cos (\alpha_S - \frac) \,

i_C (t) = I_S (t) \sqrt . \cos (\alpha_S + \frac) \,

Avec :

\alpha_S = \omega_S . t  \,

, et

\omega_S   \,

: pulsation des courants statoriques

Au rotor

Au rotor, il n'y a que I_r le courant continu alimentant la bobine du rotor par l'intermédiaire d'un contact glissant sur une bague collectrice.
Remarque :Si le rotor est constitué d'un aimant, on considèrera une bobine produisant un moment magnétique équivalent, c’est-à-dire traversée par un courant I_r que l'on determine à l'aide de la méthode d'Hopkinson (application du théorème d'Ampère à un circuit magnétique).
:C’est-à-dire : ::

L_a \,

la longueur de l'aimant ::

S_a ; S_b \,

respectivement la section moyenne de l'aimant et celle de la bobine :On pose : ::

\mathcal_b = \mathcal_a \,

NI_r .S_b= H.L_a.S_a \,

:En supposant que la bobine et l'aimant ont la même section, on obtient : ::

NI_r = \frac \,

Les flux

Flux à travers un enroulement statorique

\Phi_A = L_S i_A + M_S i_B + M_S i_C + M_ \cos \theta \cdot I_r ,

Comme : :

i_A + i_B + i_C = 0 \,

, alors

M_S i_B +M_S i_C = - M_S  i_A  \,

, :

\Phi_A = (L_S - M_S) i_A + M_ \cos \theta \cdot I_r ,

On pose

-

(L_S - M_S) = \mathcal  \,

: inductance cyclique L'expression du flux devient alors
:

\Phi_A = \mathcal_S i_A + M_ \cos \theta I_r \,

l'expression du nombre complexe représentant le flux est
:

\underline \Phi_A = \mathcal_S \underline i_A + M_  \underline I_r \,

avec

\underline I_r \,

la représentation complexe d'un courant sinusoïdal fictif de valeur maximale

I_r \,

et de pulsation

\theta = \omega t \,

. A noter qu'en toute rigueur cette substitution n'est valable qu'en régime établi : aucune modification de la charge ou de l'alimentation. C'est une condition nécessaire pour affirmer que la fréquence de rotation est exactement égale à la fréquence de l'alimentation.

Flux à travers un enroulement rotorique

Le flux traversant le rotor est le résultat de deux champ magnétiques
- Le champ tournant créé par les enroulements statoriques
- Le champ propre, créé par l'enroulement rotorique qui est constant (courant continu) mais qui tourne mécaniquement à la même vitesse que le précédent (machine synchrone). Avec la même limite qu'au paragraphe précédent : aucune modification de la charge ou de l'alimentation

Les tensions

Tension aux bornes d'une phase du stator

\underline V_A =  R_S . I_A +  \frac \,

\underline V_A =  (R_S  + j \omega_S \mathcal_S) \underline I_A + j \omega_S \mathcal_ \underline I_r \,

On pose

e_

la tension à vide, c’est-à-dire la tension lorsque

\underline I_A = O

) (tension crée par le seul champ rotorique) :

\underline V_A =  (R_S  + j \omega_S \mathcal_S) \underline I_A + \underline E_ \,

Modélisation

Il existe plusieurs modèles équivalents de la machine synchrone suivant le nombre de paramètres dont on veut tenir compte.

Le modèle équivalent de Behn-Eschenburg

C'est le plus simple, il ne tient compte d'aucune saturation ni variation de l'entrefer. Il consiste à remplacer chaque phase de la machine par un ensemble de trois dipôles en série tel que la tension aux bornes de ce dipôle est égale à : :

\underline V_A =  (R_S  + j \omega_S \mathcal_S) \underline I_A + \underline E_ = (R_S  + j X_S) \underline I_A + \underline E_ \,

center avec : ::

R_S  \,

X_S \,

constants et indépendants du fonctionnement de la machine. ::

\underline E_ = k  \omega I_r \,

uniquement proportionnelle à la fréquence de rotation et au courant d'excitation (courant rotorique). Ce modèle convient bien aux gros turboalternateurs de forte puissance. On peut encore simplifier le modèle (et les calculs qui en découlent) en négligeant

R_S  \,

devant

X_S \,

Le modèle équivalent de Potier

Ce modèle est plus complet que celui de Behn-Eschenburg. Il tient compte de la saturation en faisant varier le courant d'excitation en fonction du courant traversant les bobines du stator. Cette modification du courant excitateur fait varier la fcem. Dans ce modèle on a: :

i_r = i_ - \alpha.I \,

E = V + R.I + j.\omega.\lambda.I \,

Détermination des paramètres du modèle de Potier

Le modèle de Blondel à deux réluctances

Il permet de prendre en compte les variations angulaires de réluctance des machines synchrones à pôles saillants.

Tesla

- Le tesla, l'unité électromagnétique ;
- Nikola Tesla, qui a donné son nom au tesla ;
- Tesla, un groupe de musique.

Triphasé

Le triphasé est un système de trois tensions sinusoïdales de même fréquence qui sont déphasées entre elles de 120 ° ( 2 Π / 3). Si la fréquence est de 50 Hz par exemple, alors les trois phases sont retardées de (1/50)/3 seconde [soit 6,7 millisecondes]. Lorsque les trois conducteurs sont parcourus par des courants de même valeur efficace, le système est dit équilibré.

Distribution triphasée

Une distribution triphasée comporte 3 ou 4 fils
- Trois conducteurs de phase
- Un conducteur de neutre qui n'est pas systématique mais qui est souvent distribué.

Tensions simples

Les différences de potentiel entre chacune des phases et le neutre constituent un système de tensions triphasées notées généralement V (V_{1N, V_{2N ,V_{3N) et appelées tensions simples. Mathématiquement, on peut noter V_{1=V₀.sin(2πf.t), V_{2=V₀.sin(2πf.t + 2π/3) et V_{2=V₀.sin(2πf.t + 4π/3) avec V₀ la tension crête, f la fréquence et t le temps. On pose souvent ω=2πf.

Valeur efficace
La tension efficace est la tension qu'il faudrait donner en courant continu pour fournir la même énergie en une alternance du courant alternatif. Pour un sinus, la valeur efficace V_eff vaut V₀ / √2 et est plus simplement notée V. De même pour une intensité du courant: on divise par ce radical pour avoir la valeur efficace. Un courant noté I suppose par défaut que I est sa valeur efficace.

Tensions composées
Les différences de potentiel entre les phases constituent un système de tensions triphasées notées généralement U : (U_{12,U_{23,U_{31)
et appelées tensions composées. Elles sont également sinusoïdales et leur tension crête vaut U₀=V₀
- √3. Mathématiquement, bien sûr, U_{12=V_{1 - V_{2. De même pour les deux autres.

Récepteurs triphasés
Un récepteur triphasé est constitué de 3 dipôles. Si ces 3 dipôles sont absolument identiques, le récepteur est dit équilibré.

Un récepteur triphasé peut être relié à l'alimentation de 2 manières :
Image:Couplages triphasés.png

Voir aussi transformation étoile-triangle

=Intérêt du triphasé=
Intérêt pour le transport de l'électricité
Le transport en triphasé permet d’économiser du câble et de diminuer les pertes par effet joule : 3 fils de phases suffisent (le neutre n'est pas transporté, il est "recréé" au niveau du dernier transformateur). En effet, le déphasage entre chaque phase est tel que, pour un système équilibré, la somme des trois courants est supposée nulle ( si les trois courants ont la même amplitude, alors:
cos(x) + cos(x+2Π/3) + cos(x+4Π/3)=0 ). Et donc, en plus de faire l'économie d'un câble sur les longues distances, on économise en prime sur les effets joules (un câble supplémentaire traversé par un courant impliquerait des pertes supplémentaires). On voit déjà là un grand intérêt à avoir choisi ces déphasages !

Intérêt pour la production de l'électricité
De meilleurs alternateurs

Plus de 95 % de l’énergie électrique est produite par des alternateurs synchrones, des machines électromécaniques fournissant des tensions de fréquences proportionnelles à leur vitesse de rotation. Ces machines sont moins coûteuses et ont un meilleur rendement que les machines à courant continu (dynamos) qui délivrent des tensions continues (95 % au lieu de 85 %).

Les alternateurs (machines synchrones) triphasés qui produisent l'energie électrique ont un meilleur rendement et un meilleur rapport puissance/poids qu'un alternateur monophasé de même puissance.

Annuler la puissance fluctuante
Les alternateurs de puissance doivent nécessairement produire un système de tensions polyphasées : Supposons qu’un alternateur monophasé délivre 1000 A sous une tension de 1000 V et de fréquence 50 Hz. L'expression de la puissance délivrée se met sous la forme :

$P = U\sqrt 2 sin( \omega t) \cdot I\sqrt 2 sin( \omega t+\varphi)$

$P = UI cos \varphi - UI cos( 2\omega t+\varphi)$

donc la puissance active délivrée (le premier terme de la somme) est comprise entre 0 et 1 MW (elle dépend du facteur de puissance de la charge), mais la puissance fluctuante (le deuxième terme de la somme) est une puissance sinusoïdale de fréquence 100 Hz et d’amplitude obligatoirement égale à 1 MW.

La turbine, du fait de son inertie, tourne avec une vitesse mécanique quasi constante, or elle doit à chaque instant fournir une puissance identique donc également fluctuante. Ces oscillations de puissance se traduisent par des oscillations de couples qui sont, en majeure partie, absorbées par l’élasticité de l’arbre et finissent par provoquer sa destruction.

Pour annuler cette puissance fluctuante, il faut produire n phases (n ≥ 2) déphasées convenablement dans le temps. Par exemple en diphasé:

$P = U\sqrt 2 sin( \omega t) \cdot I\sqrt 2 sin( \omega t+\varphi)+U\sqrt 2 cos( \omega t) \cdot I\sqrt 2 cos( \omega t+\varphi)$

$P = UI cos \varphi - UI cos( 2\omega t+\varphi)+UI cos \varphi + UI cos( 2\omega t+\varphi)$

$P = 2UI cos \varphi$

La puissance fluctuante a bien été annulée. Le choix qui a été fait pour l'ensemble des réseaux du monde est n = 3.

Catégorie:Électricité
Catégorie:Électrotechnique

ja:三相交流

Transrapid
ja:トランスラピッド

ja:トランスラピッド

Le Transrapid est un train monorail allemand utilisant la lévitation magnétique. Sur la base d'une ébauche datant de 1934, la mise au point de l'actuel Transrapid débuta en 1969. Sa piste d'essai se trouve à Emsland, en Allemagne, et date elle de 1987. C'est le concurrent du système japonais Maglev.

La seule réalisation commerciale du Transrapid à l'heure actuelle est la ligne de 30 kilomètres entre Shanghai et son aéroport de Pu Dong, inaugurée en 2002 et dont le premier trajet commercial a eu lieu en mars 2004.

Le projet d'une ligne dédié au Transrapid entre Berlin et Hambourg a été abandonnée par le gouvernement allemand à cause de son coût prohibitif.
Il semble également qu'il ait été écarté pour la ligne Shanghai-Pékin, au profit d'un train à grande vitesse classique, pour lequel le TGV français et le Shinkansen japonais sont en concurrence.

Liens externes

- [http://www.maglev.de Transrapid - Maglev in Asia (China, Shanghai), Japan (Yamanashi) and Germany (Munich; TVE)]

Voir aussi

- Train à sustentation magnétique.

- Maglev

- Catégorie:Grande vitesse

Vancouver SkyTrain
Le SkyTrain à Vancouver, Colombie Britannique est un métro léger entièrement automatique opérant sur deux lignes. Le système utilise la même technologie (moteur à induction linéaire) que le Scarborough RT à Toronto Ontario et le métro léger Putra de Kuala Lumpur.

Brève description

center

La ligne expo Expo Line (colorée en bleu sur les cartes routières) ouvrit à la fin de 1985 et la ligne millénaire (jaune) en 2002. Les deux lignes se rejoignent pour faire une boucle aux stations Commercial Drive/Broadway à Vancouver et Colombia à New Westminster. La ligne expo va de Columbia à la station King George à Surrey et de Broadway à Waterfront.

Matériel roulant

À l'origine, la ligne expo utilisait des voitures « MK I » (« Mark I ») de 12-mètres (40-pieds) similaires à celles utilisées au Scarborough RT. Avec l'ouverture de la ligne millénaire des voitures « MK II » (« Mark II ») de 18-mètres (60-pieds) sont désormais mise en ligne.

Histoire de l'organisation

Jusqu'en 1999, la British Columbia Rapid Transit Company possédait et opérait le SkyTrain pour le compte du Vancouver Regional Transit System, lequel avait la responsabilité globale pour le transport en commun dans le district régional du grand Vancouver Greater Vancouver Regional District (GVRD) en affiliation avec une organisation séparée, BC Transit qui prit le contrôle.

Extensions prévues

Une extension de la ligne millénaire de Commercial Drive à VCC est déjà en construction et devrait ouvrir en 2005. Une proposition à long terme existe pour poursuivre la ligne vers l'ouest à travers les quartiers Mount Pleasant et Fairview à Vancouver au sud de False Creek, desservant les zones commerciales et hospitalières le long de Broadway central.

À Coquitlam, une extension de la ligne millénaire depuis la station Lougheed Town Centre à Coquitlam Town Centre fut proposée quand la ligne existante fut construite, et les rails de connexion existent dans la gare. Cette solution a été abandonnée au profit d'un tramway ou métro léger sur le même tracé.

L'aéroport et Richmond vont être reliés par une ligne nord-sud au-dessus de la rue Cambie (et malheureusement aussi en tunnel).

liens externes

- [http://www.translink.bc.ca TransLink, l'exploitant]

Catégorie:Colombie-Britannique
Catégorie:Matériel roulant ferroviaire
Catégorie:Système automatique de transport
Catégorie:Transport en commun

ja:バンクーバー・スカイトレイン

Électroaimant
Catégorie:Électrotechnique
Généralités
Un électroaimant est un organe électrotechnique produisant un champ électromagnétique lorsqu'il est alimenté en électricité.
Il est constitué d'un bobinage et souvent d'une pièce en matériau ferromagnétique doux appelé circuit magnétique. Quand le bobinage est parcouru par un courant, il créé un champ magnétique canalisé par le circuit magnétique. Quand l'électroaimant est alimenté par du courant alternatif, le circuit magnétique doit être constitué de fines plaques de fer doux assemblées en couches, afin d'éviter des pertes liées à l'apparition de courants de Foucault en son sein.

La forme donnée au circuit magnétique permet, soit de concentrer l'effet du champ magnétique, soit de le canaliser.

L'électroaimant joue le rôle d'un aimant, mais il est commandé par la présence ou non du courant. Il est utilisé soit pour produire une force électromagnétique soit pour produire un champ magnétique contrôlé en une région de l'espace.

Remarque : Quand l'électroaimant est soumis à un champ magnétique variable, il est le siège d'une force électromotrice.

Applications
L'électro-aimant fait souvent partie d'un ensemble électrique (moteur électrique, générateur, radio, télévision, magnétophone, magnétoscope, disque dur, machines diverses). Dans les moteurs et les générateurs, il est utilisé pour créer un champ électromagnétique que l'on peut contrôler, cas des inducteurs ou, un collecteur de courant électrique, cas des induits.

Applications solo
Quand il est utilisé seul l'électroaimant peut être assimilé à un aimant commandé.

- La gâchette électrique de la porte : l'électroaimant lorsqu'il est alimenté, tire le loquet bloquant la serrure, libérant ainsi la porte qui peut être ouverte sans clé ni poignée.

- Les injecteurs de carburant (essence et gazole) des moteurs montés dans les automobiles actuelles sont des électroaimants pilotés directement par le calculateur électronique de gestion du moteur. Lorsque que le calculateur veut injecter du carburant, il fournit un courant électrique à l'injecteur, l'aiguille bouchant le trou d'injection recule laissant ainsi entrer le carburant sous pression dans le moteur. L'aiguille est remise en place par un ressort à la disparition du courant.

- Dans les enregistreurs magnétiques (magnétophone, magnétoscope, piste magnétique) l'électroaimant sert à magnétiser les particules métalliques du support de l'information. Pendant que le support magnétique (bande ou disque) défile devant une tête magnétique à une vitesse contrôlée, un courant électrique (image) de la source à enregistrer passe dans la tête transférant ainsi l'information sous forme magnétique.
Pour la lecture le support défile de nouveau devant la tête magnétique, dans laquelle les variations de champ magnétique induisent un courant électrique, qui est amplifié et adapté pour être restitué dans sa forme originale.

Liens externes

Électro-aimants des contacteurs
[http://www.stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/electroaimants.htm]

ja:電磁石

Travail d'une force

Le travail d'une force est l'énergie fournie par cette force lorsque son point d'application se déplace (l'objet subissant la force se déplace ou se déforme). Si par exemple on pousse une voiture, le travail de la poussée est l'énergie produite par cette poussée. Le travail est exprimé en joules (J), et est souvent noté W, initiale du mot anglais Work qui signifie travail.

Définition
Une force constante $\vec$ qui s'applique sur un objet parcourant un trajet
rectiligne $\vec$ fournit une énergie, un travail W
: $W = \vec\cdot \vec$
On remarque que seule la composante de $\vec$ qui est parallèle à $\vec$ travaille (propriété du produit scalaire).

Si la force change au cours du trajet, ou si le trajet n'est pas rectiligne, on se ramène à une courte durée dt pendant laquelle la force peut être supposée constante et le trajet parcouru $\vec$ est considéré comme rectiligne (tangent à la courbe) ; ce travail élémentaire est noté $\delta W$ et vaut :
: $\delta W = \vec \cdot \vec$ .

On peut alors obtenir le travail total fourni par la force $\vec$ , en sommant les travaux sur la trajectoire $\mathcal$ parcourue par le point d'application de $\vec$ :
: $W=\oint_\vec\cdot\vec$

Cas particuliers
Considérons une force $\vec$ constante s'appliquant sur un objet se déplaçant sur une trajectoire rectiligne. Un certain nombre de cas particuliers permettent d'illustrer la notion de travail d'une force :

produit scalaire

- Si la force F est parallèle au déplacement u et orientée dans le même sens, le travail W = F.u, fourni par la force est positif : d'après le théorème de l'énergie cinétique, la force a augmenté l'énergie cinétique du système, celui-ci se déplace donc plus rapidement. On appelle parfois une telle force, une force motrice.

- Si la force F est parallèle au déplacement u mais orientée dans le sens opposé, le travail W = F.u, fourni par la force est négatif : d'après le théorème de l'énergie cinétique, la force a diminué l'énergie cinétique du système, celui-ci se déplace donc plus lentement. On appelle parfois une telle force, une force résistante.

- Si la force F est perpendiculaire au déplacement u, le travail de la force est nul W = 0 : la force n'a pas modifié l'énergie cinétique du système.

Ce dernier cas ne doit pas laisser penser qu'une force dont le travail est nul n'a aucun effet sur un système. Ainsi, dans le cas d'un solide en mouvement circulaire uniforme, la force centripète a un travail nul. Pour autant, si l'on supprime la force centripète, alors en vertu de la 1^ère loi de Newton, le solide cessera son mouvement circulaire et se déplacera en mouvement rectiligne.

loi de Newton
Mouvement circulaire uniforme.
La force centripète qui crée l'accélération du même nom est perpendiculaire au mouvement : son travail est nul.

Les forces dont le travail est nul ne modifient pas l'énergie cinétique du solide. En particulier, elles ne modifient pas la norme de la vitesse ; elles peuvent cependant en modifier la direction.

Exemple

Pour monter debout sur une chaise de 50 centimètres de haut, une personne de masse 80 kg doit effectuer un travail correspondant à celui de son poids ( $F = m.g$ ) sur une distance de 50 cm, soit un travail de $m.g.h$ où la masse $m$ vaut 80 kg, $g$ est l'accélération de la gravité (9,81 $m/s^2$ ) et $h$ vaut 1/2 $m$ . Le travail effectué, correspondant à l'énergie mécanique dépensée, vaut donc 400 J.

ja:仕事

catégorie:Mécanique catégorie:énergie catégorie:thermodynamique

Mount Zhuoaoyou

Cho Oyu (ibland även Mount Zhuoaoyou) är ett av världens högsta berg beläget i Himalaya på gränsen mellan Nepal och Tibet i Kina cirka 20 kilometer nordväst om Mount Everest. Berget har en högsta topp på 8 201 meter över havet och bestegs första gången den 19 oktober år 1954 av den österrikisk expedition ledd av Herbert Tichy med bland annat Joseph Joechler och Pasang Dawa Lama.

Extern länk

- [http://www.kuriren.nu/GEN_Nyheter_Expedition.asp Norrbottens-Kuriren: Team SAD Piteå gör en expedition till Cho Oyu]

Kategori:Asiens berg
Kategori:Nepal
Kategori:Tibet

ja:チョ・オユー

dating ads site �mieszne filmy kalorie podatki Saint Tropez hotels}}}}}}}}}}}}

:: RELATED NEWS ::

Glucocorticoids
Glucocorticoids are a class of steroid hormones characterised by an ability to bind with the cortisol receptor and trigger similar effects. Glucocorticoids are distinguished from mineralocorticoids and sex steroids by the specific receptors, target cells, and effects. Technically, the term
Read More...

Weapons of mass distraction
Weapons of mass deception is the term used to describe George W. Bush's claim that Saddam Hussein possessed weapons of mass destruction as justification for the war on Iraq by those who hold the suspicion that he did not. The variation weapons of mass distraction has also been used by pundits and satirists. This punning alteration accuses the Bush administration of usi

Johann Ernest Hanxleden
Johann Ernst Hanxleden (b. at Ostercappeln, near Osnabrück, in Hanover, Germany, 1681; d. at Palayur, in Trichur, Kerala, 20 March, 1732), known as Arnos Paathiri [Padre Ernst] in 250px

Mission statistics

Mission:

STS-38

Shuttle:

Atlan

STS-35

Mission Insignia

250px

Mission Statistics

Mission:

STS-35

Shuttle:

Col

Terminator (genetics)
In genetics, a terminator, or transcription terminator is a section of genetic sequence that marks the end of a gene or operon on the DNA for transcription. Terminator sequences are distinct from termination codons that occur in the mRNA and are the stopping signal for t

STS-37

Mission Insignia

250px
Mission Statistics
Mission:	STS-37
Shuttle:	Atl Read More...
Fellin Viljandi (German: Fellin; , formerly Феллин) is a town and municipality in southern Estonia. It is the capital of Viljandi County. The town was first mentioned in the commentaries to "Geography" by the Arab The Scottish Qualifications Authority (SQA) is an Executive Agency of the Scottish Executive responsible for the development, accreditation, assessment and certification of qualifications other than degrees in Scotland. It is a non-departmental public body, partly funded by the Scottish Executive Education Department, employing 650 staff, bas Read More...
History of the United States Constitution This article discusses the history of the United States Constitution. Articles of Confederation After intense debate and six years of experience with an earlier federal union the way to the Constitution was proposed by a draft document in 1787. The 13 British colonies in America declared their independence from their motherland in 1776. A year before, war had broken out between the co Read More...