Fonctionnement et rendement d'un alternateur

Production d'un courant électrique à l'aide d'un aimant

Pour entraîner les aimants d'un alternateur dans un mouvement de rotation, l'axe de celui-ci est relié à une turbine. Dans les centrales, cette turbine est mise en mouvement par de la vapeur d'eau ou de l'eau liquide. Au sein de l'alternateur, la mise en mouvement du rotor crée un courant par induction. Au sein du rotor, l'énergie mécanique est convertie en énergie électrique.

Le barrage des Trois-Gorges en Chine est le barrage qui délivre la plus grande puissance électrique au monde. Il est constitué de 32 turbo-alternateurs mis en mouvement par l'eau retenue par le barrage.

Les caractéristiques moyennes du barrage sont les suivantes :

• hauteur de chute moyenne : 80,6 m ;
• puissance délivrée par un turbo-alternateur : 710 MW ;
• rendement nominal d'un turbo-alternateur : 0,96 ;
• débit moyen maximal : 1 065 m³⋅s^-1.

Pour visionner une animation sur

un turbo-alternateur

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• Rendement : r = \dfrac{P_\text{u}}{P_\text{f}}
• Puissance fournie par l'eau en watt : P_\text{f} = h \cdot d \cdot \rho \cdot g avec : h la hauteur en m, d le débit en m³⋅s^-1, \rho la masse volumique en kg⋅m^-3 et g l'intensité du champ de pesanteur en m⋅s^-2.

• Masse volumique de l'eau : ρ = 1{,}0 × 10^{3} kg⋅m^-3
• Champ de pesanteur : g = 9{,}81 m⋅s^-2

Rendement  : le rendement r d'un appareil est le rapport entre la puissance utile P_\text{u} délivrée par celui-ci et la puissance P_\text{f} qui lui est fournie.