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Ministère de L'Enseignement Supérieur et de la
Recherche Scientifique
Université MOHAMED BOUDIAF de M’sila
Faculté de Technologie
Département de Génie Electrique
Synthèse du cours
Machines Electriques à Courant
Continu et Transformateur
Pour : 3eme année Licence Electrotechnique
Par :
Dr. BELHAMDI SAAD
Maître de Conférences en Electrotechnique à l’Université MOHAMED
BOUDIAF de M’sila
2014/2015

Avant propos
L’ensemble des chapitres présentés dans ce document ont été effectués au sein du
Laboratoire : LGE de Génie Electrique de l’Université Mohamed Boudiaf de M'sila.
Le recueil présenté contient trois parties à savoir :
- Rappel sur le Magnétostatique est Les Circuits Magnétiques
- Machine électrique à courant continu
- Transformateur.
Ce recueil est destiné aux étudiants Licence Electrotechniques, Electromécanique.
Cette partie sera consacrée à l'étude des circuits magnétiques et les machines électriques à
courant continu. Celles-ci sont constituées de circuits électriques (conducteurs)
étroitement imbriqués dans un circuit magnétique (fer en général), séparé par un isolant.
Nous commencerons par une étude simple des matériaux ferromagnétiques et leur
agencement en un circuit magnétique. Nous expliquerons le fonctionnement des diverses
machines et en donnerons un modèle élémentaire. Les machines seront, dans l'ordre,
machines à courant continu sous forme de moteur ou génératrice, les transformateurs.
Le but de ce recueil est de familiariser l’étudiant avec : Les principes de
fonctionnement de la machine électrique.
J’espère que ce recueil sera apprécié par mes collègues et les étudiants et je serais très
heureux de recevoir avec reconnaissance leurs remarques, critiques et suggestions.
Dr. S. BELHAMDI

Table des matières
Introduction Générale……………………………………………………...……………………………….1
Chapitre I : Rappel sur le Magnétostatique est Les Circuits Magnétiques
1. Phénomènes fondamentaux ......................................................................................................................... 2
Champ de forces magnétiques ........................................................................................................................ 2
2. 1.Champ magnétique ................................................................................................................................... 3
2.2 Induction magnétique ................................................................................................................................ 3
2.3 - Perméabilité du milieu ............................................................................................................................ 3
2.4 - Induction crée en un point par un conducteur ......................................................................................... 4
2.5 - Calcul du module du champ .................................................................................................................... 5
3 - Flux d'induction magnétique ...................................................................................................................... 5
4 - Lois fondamentales de l'électromagnétisme ............................................................................................... 6
4.2 - Loi de Laplace ......................................................................................................................................... 6
4.2.1 - Caractéristiques de la force électromagnétique ................................................................................ 6
4.3 - Loi de Faraday ......................................................................................................................................... 7
4.4 - Loi de Lenz .............................................................................................................................................. 8
5. Circuit magnétique ...................................................................................................................................... 8
5.1. Caractéristique B(H) d'un matériau magnétique ................................................................................... 9
6. Force magnétomotrice ............................................................................................................................. 9
7. Théorème d’Ampère pour les circuits magnétiques…………………………………..………………....10
Chapitre II MACHINE A COURANT CONTINU
2.1 Généralités ............................................................................................................................................... 14
2.2. Symbole .................................................................................................................................................. 15
2.3. Principe de fonctionnement .................................................................................................................... 15
Cas Générateur ........................................................................................................................................... 15
Cas Moteur ............................................................................................................................................. 16
2.4. Constitution d’une machine à courant continu ....................................................................................... 16
l’inducteur ...................................................................................................................................................... 17
l’induit ............................................................................................................................................................ 17
le collecteur ................................................................................................................................................ 18
F.é.m. réellement obtenue .......................................................................................................................... 18
Bobinage de l’induit ...................................................................................................................................... 19
Formule générale de la Force électromotrice ................................................................................................ 21
2.5. Etude de l’induit en charge ..................................................................................................................... 22

2.5.1. Réaction magnétique de l’induit .......................................................................................................... 22
2.5.2-Répartition du flux magnétique en charge............................................................................................ 23
2.5.3. Compensation de la réaction magnétique de l’induit........................................................................... 24
2.6. Fonctionnement en génératrice ............................................................................................................... 26
2.6.1. Equation aux tensions d’une génératrice à courant continu ................................................................ 26
2.6.2. Bilan des puissances et rendement ...................................................................................................... 26
2.6.3. Génératrice à excitation séparée .......................................................................................................... 29
2.6.4. Génératrice à excitation shunt ............................................................................................................. 31
2.6.5. Génératrice à excitation série .............................................................................................................. 32
2.6.6. Excitation à excitation composée ........................................................................................................ 33
2.7. Fonctionnement en Moteur ..................................................................................................................... 34
2.7.1. Equation aux tensions d’un Moteur à courant continu ........................................................................ 34
2.7.2. Bilan Energétique et rendement .......................................................................................................... 35
2.7.3. Moteur à excitation séparée .............................................................................................................. 38
2.7.4. Moteur à excitation shunt ................................................................................................................. 40
2.7.5. Moteur à excitation série ..................................................................................................................... 41
2.7.6. Moteur à excitation composée ............................................................................................................. 42
2.8. Etude de démarrage d’un moteur à courant continu ............................................................................... 43
2.9. Freinage d’un moteur à courant continu ................................................................................................. 46
2.9.1. Freinage rhéostatique ........................................................................................................................... 46
2.9.2. Freinage par récupération ................................................................................................................ 47
2.10. Réglage de vitesse d’un moteur à courant continu .............................................................................. 47
Chapitre III Les Transformateurs
PARTIE N°1 : LE TRANSFORMATEUR MONOPHASE
3.1 Définition ................................................................................................................................................. 49
3.2. Symboles ................................................................................................................................................. 49
3.3. Principe – Équations ............................................................................................................................... 49
3.4. Modèle du transformateur réel ................................................................................................................ 54
1. Schéma électrique équivalent à vide ......................................................................................................... 54
2. Schéma électrique équivalent en charge ................................................................................................ 54
3.5. Modèle de Kapp ...................................................................................................................................... 55
3.6. Bilan énergétique et Rendement ............................................................................................................. 58
PARTIE N°2 : LE TRANSFORMATEUR TRIPHASE
4.1 Constitution .............................................................................................................................................. 62
4.2. Indice horaire .......................................................................................................................................... 64
4.3. Couplage des Enroulements ................................................................................................................... 64
4.4. Grandeurs nominales .............................................................................................................................. 68
4.5. Etude électriques des transformateurs triphasés .................................................................................... 69
4.5.1. Schéma équivalent par phase ........................................................................................................... 69
4.5.2. Schéma ramène au secondaire ............................................................................................................. 69
4.6. Rendement .............................................................................................................................................. 70
TP 01 : Génératrice à excitation séparée ....................................................................................................... 72