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Concept
Commutatrice
Résumé
Une commutatrice est une machine électrique tournante qui permet de convertir un courant électrique continu en courant électrique alternatif, et inversement. Elle a un meilleur rendement qu'un groupe convertisseur et elle est moins coûteuse, mais elle est moins souple d'emploi car la tension de sortie en courant continu est liée à celle du courant alternatif.
Elle est constituée d'un stator inducteur alimenté en courant continu et d'un rotor qui porte un bobinage induit qui est d'un côté relié par des bagues au réseau alternatif, et de l'autre au réseau à courant continu par un collecteur du même type que celui d'une machine à courant continu. Côté alternatif, elle fonctionne en mode synchrone. Le nombre de paires de pôles magnétiques est lié à la fréquence du réseau alternatif et à la vitesse de rotation.
Vitesse en tr/min = fréquence en Hz X 60 et divisé par N, nombre de paires de pôles.
Ainsi, une commutatrice alimentée par un réseau à 50 Hz, et tournant à devra comporter 2 paires de pôles.
Isolée du réseau alternatif, la machine fonctionne comme une machine à courant continu en dérivation. Isolée du réseau à courant continu, elle se comporte comme une machine synchrone montée à l'envers : c'est le rotor qui est l'induit, alors que sur un alternateur ou un moteur synchrone, c'est généralement le stator qui est l'induit et le rotor l'inducteur alimenté en courant continu.
La tension en courant continu est, à vide, égale à 1,633 X la tension efficace du réseau alternatif s'il est triphasé.
En pleine charge, le rendement est très bon. Le rapport du courant continu sur le courant alternatif efficace triphasé est de 1,06, à cos φ = 1.
En fonctionnement normal, si la tension continue augmente du fait d'autres systèmes d'alimentation du réseau à courant continu, la machine effectue le transfert inverse et transforme le courant continu en courant alternatif.
Les commutatrices, qui ont été remplacées par des convertisseurs statiques à vapeur de mercure puis à semi conducteurs, étaient surtout utilisées pour alimenter les lignes de chemin de fer ou de trolleybus qui fonctionnaient en courant continu.
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