La génératrice électrique, de ses origines à la Première Guerre mondiale

Résumé du document

Mon mémoire traitera de la génératrice électrique, de ses origines, vers 1820, jusqu'à la Première Guerre mondiale, en 1914. J'ai choisi la génératrice électrique car c'est grâce à elle qu'on peut produire de l'électricité en grande quantité, et donc grâce à elle que aujourd'hui la fée électrique est omniprésente dans la vie des hommes.

La génératrice électrique est une machine qui transforme l'énergie mécanique en énergie électrique continue ou alternative. Par exemple, de l'eau fait tourner une turbine reliée à une génératrice, qui produit de l'électricité tant que son axe tourne. Quand l'électricité sortante de la génératrice est continue, la génératrice s'appelle une dynamo, et dans le cas où l'électricité est alternative, on l'appelle alternateur. Le fonctionnement de la génératrice électrique repose sur le principe de l'induction électromagnétique.

L'évolution de la génératrice s'est faite progressivement, par voie empirique. Mon plan s'articule donc en 3 grandes parties : je développerai tout d'abord les origines, qui sont la découverte de l'électromagnétisme et de l'induction ainsi que les premières machines et génératrices construites. Ensuite je m'étendrai sur la dynamo avec les électroaimants comme inducteurs, et le génie de Gramme, avec son anneau et le collecteur, et enfin je traiterai des alternateurs et des courants polyphasés. Dans chacune de ces parties seront aussi traités des aspects socio-économiques.

J'ai choisi un découpage à la fois technique et chronologique, chaque partie se suit chronologiquement, et le découpage chronologique est justifié par la technique, en effet à chaque partie la technique évoquée change. La première partie est consacrée aux origines, avec les génératrices à aimants permanents comme inducteur, la seconde traite de la révolution qui est le remplacement des aimants permanents par les électroaimants, et enfin la troisième partie traite des génératrices à courant alternatif, ce qui a donc une incidence sur la technique.

Mes principales sources pour réaliser ce travail sont des livres d'histoire des techniques ou d'histoire de l'électricité, des encyclopédies ainsi que quelques sources internet. J'ai privilégié l'utilisation des livres car ils sont plus fiables et complets que les sources internet, ces dernières étant souvent incomplètes, contradictoires et parfois erronées. La source que j'ai le plus utilisée est l'Histoire générale des techniques, tome 4, de Maurice Daumas. (...)

Extraits

[...] Les continuistes affirmaient : Le transport électrique de l'énergie se fera par courants continus ou il ne se fera pas. Ils se trompaient. En effet, le transport de courant continu sur de grandes distances était impossible sans énormément de pertes Joules, et avec l'innovation des génératrices de courants polyphasés et les moteurs fonctionnant avec ces formes de courant, ainsi que le transformateur de Gaulard et Gibbs pour assurer le transport à haute tension : l'apparition de ces trois composants en simultanée et de tests concluants (en 1891, la liaison Lauffen-Francfort imposa le courant alternatif triphasé comme moyen universel de transport à grande distance du courant électrique) ont provoqué l'évolution vers le nouveau système d'exploitation, l'alternatif Westinghouse en 1893 gagna réellement cette guerre des courants quand sa compagnie obtient du gouvernement américain le contrat d'installation de la distribution électrique sur tout le territoire. [...]

[...] Le développement de l'électricité fut aussi la cause de la floraison de toutes les entreprises d'électricité et des holdings qui virent le jour, comme General Electric, Westinghouse Compagny, la Tesla Electric Compagny, Allgemeine Elekticität Gesellschaft, etc, ainsi que les entreprises mettant en œuvre les moyens pour faire tourner les génératrices, ce qui engendre donc une création d'emplois. En France, à la veille de la guerre, l'industrie électrotechnique avait atteint la maturité, grâce à l'importation massive de technologies étrangères, et la guerre allait encore accélérer son développement . [...]

[...] André-Marie Ampère reprit l'idée d'Oersted et se mit à étudier l'action des courants électriques sur les aimants, et aussi la réciproque, l'action des aimants sur les courants électriques. Six mois lui suffirent pour créer l'électromagnétisme et en poser les règles et les lois. La principale conclusion est la suivante : un fil conducteur traversé par un courant crée autour de lui un champ magnétique analogue à celui qui accompagne un aimant permanent. On peut désormais, contrairement aux aimants permanents, augmenter ou diminuer, avec beaucoup de souplesse et à volonté, les intensités des champs magnétiques, en faisant varier les intensités des courants dont ils dépendent. [...]

[...] Il a retrouvé le principe de l'induit en anneau de Pacinotti et le perfectionna (brevet déposé en 1869). La première machine de Gramme utilisait un anneau de fer doux constitué par un ensemble de fines tiges de fer, entouré d'une série de bobines de fil de cuivre fins isolées, reliées chacune à une des lames en laiton du collecteur l'inducteur est un aimant permanent. L'anneau était porté par un arbre en bois tournant, et les balais diamétralement opposés frottaient directement sur une tranche dénudée du fil bobiné. [...]

[...] Les principes de Ferranti furent utilisés par d'autres constructeurs pour des alternateurs horizontaux dans les années 90. Un des modèles originaux d'alternateur était celui de W.M. Mordey, de la société Brush, en 1888. C'était un induit fixe constitué par une grande couronne portant intérieurement des bobines, analogues à celles de Ferranti. L'isolement était réalisé avec du mica et de l'ébonite. L'inducteur était une seule grosse bobine concentrique à l'axe de rotation et placée au centre de la couronne de l'induit. La bobine était entourée de deux fortes masses polaires dont les bras recourbés l'enveloppaient presque entièrement. [...]