Machines électriques - Volume 2

Ce livre, qui est une traduction en français du manuel « Machines électriques » écrit à l'intention des étudiants en électromécanique et en énergie électrique, constitue aussi une utile source d’informa­tion pour les ingénieurs. Il traite les principes de constitution et les questions fondamentales de la théorie et de la construction des machines électriques et étudie leur comportement en régime établi et en régime transitoire.
Le manuel reflète des succès en électromécanique théorique remportés sous l’influence de la révolution scientifique et technique qui a conduit à une forte croissance de la fabrication des machines les plus diverses, à l’augmentation de leur puissance et a exigé d’améliorer la précision de leurs calculs électromagnétiques.
Plus largement que d’autres manuels cet ouvrage fait appel à la « théorie généralisée de la machine électrique réelle » qui est basée sur la théorie de la transformation électromécanique de l’éner­gie. De même que la théorie généralisée de la machine électrique idéalisée dont elle constitue un développement ultérieur, la théorie généralisée de la machine réelle s’étend à tous les types connus des machines électriques mais elle tient compte d'une façon plus rigou­reuse de la structure discrète des enroulements, de la configuration réelle des circuits magnétiques et de leur saturation.
Les phénomènes électromagnétiques inhérents au fonctionnement des machines électriques sont étudiés dans la deuxième partie de l’ouvrage intitulée Questions générales de la théorie de la transformation électromécanique de l'énergie dans les machines électriques, ce qui a permis d’étendre la description obtenue non seulement aux exécutions ordinaires mais aussi à toutes les autres exécutions théorique­ ment possibles des machines électriques, d’étudier les conditions de transformation unidirectionnelle de l’énergie et de donner une classification des machines électriques suivant la configuration de leurs circuits magnétiques et la disposition des enroulements.
A la différence des autres manuels dans lesquels les auteurs traitent presque exclusivement les phénomènes électromagnétiques de transformation de l’énergie, nous avons accordé une large place à l’étude des processus mécaniques, hydrauliques et thermiques intervenant dans les organes des machines électriques puisque ces problèmes revêtent une importance particulière pour les machines modernes caractérisées par de fortes charges électromagnétiques.
Pour éviter une compréhension incorrecte des phénomènes d’induction des f.é.m. et de production de forces électromagnétiques dans une machine à armatures magnétiques dentées, les f.é.m. sont déterminées, à la différence des autres manuels, par variation des flux embrassés, et les forces électromagnétiques sont exprimées par l’intermédiaire de la variation d’énergie du champ magnétique. Pour la description mathématique des phénomènes électromagnéti­ques des machines ordinaires à courant alternatif on emploie l’appa­reil mathématique moderne utilisant les fonctions complexes des grandeurs électriques et leurs projections sur les axes d’un plan complexe.
Pour décrire les phénomènes dans les circuits électriques et magnétiques d’une machine multipolaire, nous avons introduit la notion de « modèle bipolaire » qui représente une période de champ de cette machine. Les grandeurs caractérisant les circuits électriques (courants, tensions, flux couplés avec des phases) et le champ ma­gnétique (premiers harmoniques de f.m.m. et d’induction dans l’en­trefer) de la machine multipolaire sont représentées respectivement par les vecteurs résultants à variation temporelle ou spatio-temporel­ le dans un plan complexe confondu avec la coupe transversale du modèle bipolaire.
Dans la partie consacrée aux phénomènes transitoires la notion de vecteurs résultants à variation temporelle est généralisée et utilisée pour l’obtention des équations différentielles en coordonnées a, p, 0 et d, g, 0, qui décrivent les phénomènes transitoires des machines asynchrones et synchrones.
L’écriture des équations et l’interprétation des phénomènes physiques sont, autant que possible, généralisées pour les deux types principaux de machines à courant alternatif. Ceci concerne les expressions du couple électromagnétique, des puissances active et réactive, les équations des tensions ainsi que l’approche du calcul des paramètres inductifs et du circuit magnétique. L’influence de la denture des armatures sur les harmoniques supérieurs d’induc­tion magnétique dans l’entrefer est étudiée d’une façon plus rigou­reuse compte tenu des recherches récentes dans ce domaine. De nouveaux éléments sont apportés aux méthodes d’exposé des questions telles que l’obtention des formules pour les f.m.m., les f.é.m., le couple électromagnétique, les forces électromagnétiques dans la région d’une encoche parcourue par un courant; le calcul des carac­téristiques des machines synchrones et des machines à courant continu; l’analyse des phénomènes transitoires en cas d’un court- circuit d’un alternateur synchrone et de l’enclenchement sur le réseau d’un moteur asynchrone, l’analyse des phénomènes dans les moteurs asynchrones monophasés, etc.
Les machines électriques à commutation électronique qui trou­vent de nos jours des applications de plus en plus nombreuses sont étudiées de façon plus détaillée que dans les autres manuels. Quant aux machines à collecteur à courant alternatif nous n’en donnons qu’une description succincte parce qu’elles n’ont pas d’application courante ni en U.R.S.S., ni en d’autres pays.
L’ouvrage est divisé en deux volumes. Le premier volume com­prend Introduction et les parties 1, 2, 3, 4 (transformateurs, ques­tions générales de la théorie des machines électriques, questions générales relatives à la construction et au calcul des machines élec­triques, machines asynchrones), alors que le second volume comprend les parties 5, 6, 7 (machines synchrones, machines à courant continu et machines à commutateur à courant alternatif, phénomènes transi­toires).