histoire de l'

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Histoire des machines électromagnétiques
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Les machines électriques
Histoire
1600   William Gilbert (1540-1603)
Publication de De Magnete

• Médecin anglais de la reine Elisabeth I
• Premier traité délectromagnétisme
• Répond à la question pourquoi la boussole dévie
  ?
• Invente ladjectif électrique du grec
  elektron, qui signifie ambre

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Les machines électriques
Histoire
1760     Labbé Nollet
invente le
L'installation
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Les machines électriques
Histoire
1760     Benjamin Franklin
invente le paratonnerre
L'installation des premiers paratonnerres, en
France, a provoqué de véritables scènes d'émeute.
La peur occasionnée par les paratonnerres
n'était pas purement irrationnelle. Les premiers
dispositifs étaient souvent mal installés et
attiraient la foudre sans pouvoir la disperser
dans le sol, provoquant ainsi des accidents
souvent dévastateurs.
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Les machines électriques
Histoire
1799     Alessandro Volta
invente la pile électrique

• Empilement de disques de cuivre et de zinc
  séparés par des rondelles de tissu imbibées
  d'acide.
• Cette découverte met fin à la controverse engagée
  avec Galvani sur lorigine de lélectricité
  (animale ou métallique).
• Grâce à cette source délectricité, les
  recherches peuvent enfin se développer dans les
  laboratoires.

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Les machines électriques
Histoire
1813     Sir Humphrey Davy
invente la lampe à arc électrique

• Travaille sur lélectrolyse et découvre le
  sodium, potassium, calcium, etc
• Découvre l'effet anesthésiant du protoxyde
  d'azote (gaz hilarant),
• Offre un poste dassistant à Faraday (qui
  deviendra plus célèbre).

8
Les machines électriques
Histoire
1819   Hans-Christian Oersted
découvre linteraction aimant-courant

• Professeur à lUniversité de Copenhague, le
  danois Oersted découvre accidentellement la
  déviation dune aiguille aimantée en présence
  dun courant électrique.
• Grand retentissement en Europe, Ampère le
  rencontre à Genève en juillet 1820 et met au
  point une théorie de lélectrodynamique dans les
  semaines suivantes.

9
Les machines électriques
Histoire
1820    Jean-Baptiste Biot et Félix Savart
Formule de Biot Savart
étudient les propriétés de la force subie par un
des  pôles magnétiques  dune laiguille
aimantée et Pierre-Simon de Laplace (1742-1827)
traduit cette loi par une formule qui porte le
nom de Biot et Savart.

• Laplace a également déterminé la formule
  permettant de calculer la force exercée sur un
  fil parcouru par un courant électrique baigné par
  un champ magnétique.

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Les machines électriques
Histoire
1820     André Marie Ampère (1775-1836)
première loi de lélectrodynamique

• Il confie à Antoine Hippolyte Pixii (1808-
• 1835) la réalisation de la première machine
  électromagnétique

Nayant jamais été à lécole, Il lira et
apprendra par coeur les vingt volumes de
l'Encyclopédie à l'âge de 14 ans. Ampère se
révèle très tôt remarquable en mathématiques, il
écrit notamment un traité sur les sections
coniques dès l'âge de treize ans.
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Les machines électriques
Histoire
1831     Michael Faraday (1791-1867)
découvre linduction
En 1833, il établit la théorie de l'électrolyse
et en définit le vocabulaire on lui doit
l'usage des mots électrolyte, électrode, anode,
cathodeainsi que le principe de la
galvanoplastie. Auparavant, il avait découvert
le benzène (1825) et réalisa la liquéfaction de
nombreux gaz, dont le chlore, par compression et
refroidissement.
A l'âge de 13 ans, il quitte l'école et se fait
engager, à Londres, comme apprenti relieur. Avide
de connaissances, il se plongea dans la lecture
des livres qu'il avait à relier et fut attiré par
un article de James Tytler sur l'électricité dans
l'Encyclopaedia Britannica.
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Les machines électriques
Histoire
1832     La Machine de Pixii
première machine magnétoélectrique

• Utilisant le phénomène d'induction, elle peut
  être considérée comme la première machine
  magnétoélectrique (ou alternateur).
• Elle fut construite par les Pixii père et fils en
  1832. Un aimant en U (inducteur) tournant devant
  une paire de bobines (induit) y engendre un
  courant alternatif.
• Ce type de courant ayant des propriétés
  méconnues, un commutateur tournant le redresse.

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Les machines électriques
Histoire
1833     Heinrich Friedrich Emil Lenz (1804-1865)
physicien russe d'origine allemande, établit la
loi qui donne le sens du courant induit
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Les machines électriques
Histoire
1834     Moritz Hermann Jacobi 1743-1819
Inverse la structure de Pixii
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Les machines électriques
Histoire
1845 Gustave Froment (1815-1865) 
Première machine à réluctance variable
Moteur électrique rotatif comportant une couronne
d'électro-aimants fixes qui attirent des barres
de fer portées par une roue.
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Les machines électriques
Histoire
1859 Gaston Planté (18341889)
Première pile réversible ou accumulateur
Il est possible que la batterie date d'encore
plus longtemps. On pense que les Parthes qui
régnaient sur Bagdad (vers les années 250 avant
J-C) utilisaient les batteries pour plaquer
l'argent. On dit aussi que les Égyptiens
réussirent à effectuer un dépôt électrolytique
d'antimoine sur du cuivre il y a plus de 4300
ans.
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Les machines électriques
Histoire
1865 James Clerk Maxwell (1831-1879)
traité d'électricité et de magnétisme
véritable fondement de l'électromagnétisme
moderne.
Les équations de Maxwell, toute lélectricité est
là !
18
Les machines électriques
Histoire
1865    Pacinotti (1841-1912)
Lanneau de Pacinotti
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Les machines électriques
Histoire
1868    Zénobe Gramme (1826-1901)
Lanneau de Gramme

• Le belge Zénobe Gramme découvre un système
  permettant de résoudre les problèmes de pertes
  puissance des premiers moteurs électriques.

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Les machines électriques
Histoire
1870     Zénobe Gramme (1826-1901)
première dynamo Industrielle
Bricoleur de génie et ébéniste chez lorfèvre
Christofle, Après avoir observé les faiblesses
des machines Alliance, destinées à remplacer les
batteries, il met au point la première dynamo
Industrielle. En 1871, il fonde la Société des
machines magnétoélectriques Gramme avec son ami
Hippolyte Fontaine (qui a découvert la
réversibilité et a permis le remplacement des
machines à vapeur)..
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Les machines électriques
Histoire
1865    Pacinotti (1841-1912)
La dynamo Macchinetta

• Décrit la réversibilité de sa machine

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Les machines électriques
Histoire
1879     Edison (1847-1931)
la lampe à incandescence

• Composée d'un fil de coton torsadé qui brûle au
  sein d'une bulle de verre dans laquelle on a
  effectué le vide quasi absolu, elle permet un
  éclairage de plusieurs dizaine d'heures.
• Le fil de coton sera progressivement remplacé par
  un fil de fer.

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Les machines électriques
Histoire
1884     Lucien Gaulard (1850-1888)
invente le transformateur

• le premier modèle est imparfait,
• Le circuit magnétique est ouvert,
• le transfert dénergie du primaire
• au secondaire est médiocre.

met définitivement au point le transformateur en
1886. Le circuit magnétique est constitué de fils
de fer permettant de réduire les courants de
Foucault.
24
Les machines électriques
Histoire
1885    Galileo Ferraris (1840-1905)
invente un moteur à induction biphasé
Première machine sans collecteur
25
Les machines électriques
Histoire
1885    Théorème de Ferraris
26
Les machines électriques
Histoire
1883    Nicolas Tesla (1856-1943)
premier moteur à induction

• Nicolas Tesla conçoit son premier moteur à
  induction biphasé 350 W
• (à Strasbourg)

27
Les machines électriques
Histoire
1960    
Les transformées de Concordia, Clark et Park
  
Les transformations de Concordia, Clark et Park
ont ouvert la voie aux méthodes modernes de
contrôle du couple et de la vitesse des machines
synchrones et asynchrones qualifiées de
 contrôle vectoriel . Ces théories ont été
mises en application à partir des années 1980.
Elles ont donné naissance aux machines synchrones
autopilotées. Elles ont permis aux machines
asynchrones de détrôner les machines à courant
continu.

• Charles Concordia
• (1908 - )

Robert H Park (1902-1994)
Edith Clarke (1883-1959)
28
Les machines électriques
Histoire
1972 Felix Blaschke pose les fondations du
contrôle vectoriel des machines. Son travail de
pionnier devra attendre les progrès des
microprocesseurs avant dêtre mis en application
une quinzaine dannées plus tard.
  
Le texte fondateur de Felix Blaschke
Felix Blaschke, "The Principle of Field
Orientation as Applied to the New Transvektor
Closed-Loop Control System for Rotating-Field
Machines," Siemens Review, vol. XXXIX, No. 5, pp.
217-220, (1972).
29
Les Applications
30
Les machines électriques
Histoire
1896    Transport de lénergie électrique

• Le savant Tesla et la société Westinghouse
  imposent le courant alternatif contre Edison
  partisan du courant continu En 1887 il a déposé
  les brevets pour le moteur asynchrone et le
  transport d'énergie électrique par courants
  polyphasés et vendu le concept à Westinghouse
  pour 1 M.

31
Les machines électriques
Histoire
1899 Bobine de Tesla

• il imagine le couplage de deux circuits par
  induction mutuelle, puis il invente la "bobine de
  Tesla" qui est un transformateur à haute
  fréquence.
• expériences avec du courant à très haute
  fréquence, alimentant une nouvelle lampe de son
  invention (ancêtre du tube fluorescent) à travers
  son corps.

Diamètre 3,5 m 12Mv
32
Les machines électriques
Histoire
1888 Sous-marin   
Gustave Zédé construit le premier sous-marin à
propulsion électrique, le Gymnote.

• Le Gymnote sera construit à Rochefort en 1887
  (lancement en 1888) sur les plans de Dupuy de
  Lôme .

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Les machines électriques
Histoire
1888 Sous-marin   

• Le moteur électrique à courant continu Krebs à 16
  pôles et 4 balais, dune puissance de 51 CV à
  bord du Gymnote 1888.

34
Les machines électriques
Histoire
1899     Automobile "La Jamais contente"

• la voiture électrique du belge Jenatzy décroche
  le record du monde de
• vitesse et atteint les 105,9 km/h.
• Son nom restera également associé à la conception
  de plusieurs voitures électriques ou mixtes (
  pétroléo - électriques).

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Les machines électriques
Histoire
1985 Navires   
  
A partir des années 1985, les paquebots sont
systématiquement équipés de moteurs de propulsion
électriques. Il sagit généralement de machines
synchrones autopilotées dune puissance unitaire
de lordre de 20 MW.
36
Les machines électriques
Histoire
1990 Trains 
  
A partir des années 1990, les trains à grande
vitesse (TGV) de la SNCF sont équipés de moteurs
électriques qui sont des machines synchrones
autopilotées dune puissance unitaire de 1,1 MW.
Chaque rame TGV possède 8 moteurs, soit une
puissance maximum de 8,8 MW.
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Les machines électriques
Histoire
1995 Trains   
  
Leurostar est lancé à partir des années 1995.
Ces trains sont équipés de moteurs électriques
qui sont des machines asynchrones dune puissance
unitaire de 1 MW. Chaque train  eurostar 
possède 12 moteurs, soit une puissance maximum de
12,2 MW.
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Les machines électriques
Histoire
  
2000 La machine à courant continu de puissance
supérieure à 1 kW disparaît progressivement,
remplacée par des moteurs asynchrones moins
chers, plus robustes et de performances
supérieures grâce au contrôle vectoriel de flux.
Les moteurs à courant continu se rencontrent
désormais essentiellement dans le monde de
lautomobile (ventilateur, lève-vitres,
essuie-glace, sièges, etc.).
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Ampère
Faraday
Gramme
Maxwell
40
Tesla
Edison
Ferraris
Joules