Machines électriques : transformateurs, machines à courant continu, asynchrones et synchrones
Le transformateur
Le transformateur parfait obéit à m = N2/N1 = U2/U1 = I1/I2. Pour le transformateur réel, on distingue les pertes fer (essai à vide) et les pertes cuivre (essai en court-circuit). Le rendement s'écrit η = P2/(P2 + Pfer + Pcu). Le facteur de puissance et la chute de tension en charge dépendent de la charge. Piège fréquent : oublier que l'essai à vide mesure approximativement les pertes fer à tension nominale, et l'essai en court-circuit les pertes cuivre à courant nominal.
La machine à courant continu
La force électromotrice vaut E = kΦΩ et le couple T = kΦI. Le bilan des puissances inclut les pertes Joule d'induit (RI²), les pertes collectives et la puissance utile. Piège : confondre la vitesse en tr/min et la vitesse angulaire en rad/s (Ω = 2πn/60).
La machine asynchrone
Le glissement g = (ns − n)/ns avec ns = 60f/p. Les pertes rotoriques valent gPtr (puissance transmise au rotor). Le couple est maximal au glissement critique. Piège : croire que le rotor tourne à la vitesse de synchronisme ; à vide g est très faible mais non nul.
La machine synchrone
La fém par phase vaut E = kΦΩ et la vitesse est imposée par la fréquence : n = 60f/p. Le modèle de Behn-Eschenburg (E = U + jXsI) sert à calculer la chute de tension. Piège : confondre fonctionnement alternateur et moteur, et oublier la réaction magnétique d'induit.
Exemple travaillé
Un moteur asynchrone à 4 pôles, f = 50 Hz, tourne à 1 440 tr/min. ns = 60 × 50/2 = 1 500 tr/min ; g = (1 500 − 1 440)/1 500 = 0,04 = 4 %. Si la puissance transmise au rotor est 10 kW, les pertes rotoriques valent 0,04 × 10 000 = 400 W. Règle : toujours calculer ns en premier, puis g, puis les pertes.