Les Alternateurs à Haute Fréquence

Pour obtenir des ondes entretenues (Constant Waves - CW) de haute fréquence, sous de fortes puissances, les ingénieurs pensèrent dès 1905 à utiliser des machines tournantes industrielles du type de celles employées pour fabriquer le courant électrique domestique. Mais la fréquence très basse de ces alternateurs (50 ou 60 Hz) ne convenait absolument pas à la production d'oscillations très rapides nécessaires à la télégraphie.

Il y a une solution simple direz-vous ; Pour augmenter la fréquence, il suffit de faire tourner la machine plus vite ! Mais imaginer que pour augmenter la fréquence jusqu'à plusieurs milliers de hertz il faudrait que la machine tourne à plusieurs centaines de milliers de tours à la seconde ! A une telle vitesse, en imaginant que cela soit possible, les forces centrifuges feraient exploser instantanément la machine.

Il était donc nécessaire d'imaginer et de tester des machines de conception différente, machines qui seront appelées plus tard Alternateurs à Haute Fréquence.

De nombreux ingénieurs et chercheurs se mirent à l'ouvrage pour inventer et mettre au point ces machines dont la conception était complexe et la réalisation s'avérait délicate (sensibilité vibratoire).

On peut citer parmi ceux-ci :

Elihu THOMSON (1853-1957) fondateur en 1883 de la Thomson-Houston Company,
Nicolas TESLA (1856-1943) ingénieur américain d'origine croate chez Westinghouse,
William DUDDELL physicien anglais,
GOLDSCHMIDT et Georg Graf von ARCO chez Telefunken en Allemagne,
Reginald FESSENDEN (1866-1932) et Ernst ALEXANDERSON chez General Electric.

Ernst ALEXANDERSON

Mais les premiers essais n'aboutirent pas à des résultats vraiment convaincants car la fiabilité mécaniques des prototypes n'était pas satisfaisante et ne permettait pas d'envisager un développement industriel de série.

Il faudra attendre les années 1910 pour voir, aux États-Unis, Alexanderson proposer une machine qui réponde enfin aux besoins des radioélectriciens.

Sa machine se compose d'un stator feuilleté et d'un rotor massif en acier à haute résistance en forme de disque présentant à la périphérie des encoches remplies de bronze (pour limiter les frottements de l'air - ce que les spécialistes appellent les pertes de rendement par ventilation).

 L'image ci-contre montre Ernst Alexanderson en train de tester un des premiers alternateurs de puissance de son invention, vers 1916.

Ces machines tournaient à 2 000 tours/minute, vitesse élevée qui engendrait des contraintes mécaniques très grandes sur des structures rotoriques de grand diamètre. La fiabilité de ces machines était par ailleurs assez mauvaise et les indisponibilités (arrêt pour réparation) causées par des usures des paliers et des vibrations anormales, étaient assez fréquentes. Ces alternateurs HF produisaient un courant alternatif dont la fréquence ne dépassait pas 25 KHz (13 500 m de longueur d'onde) pour une puissance de 200 KW.

Ces machines équiperont cependant les premières stations radiotélégraphiques de puissance transcontinentales telle la station de Rocky Point (Long Island) près de New-York ou celle de New Brunswick dans le New Jersey.

En France, Josef Béthenod et Marius LATOUR, ingénieurs à la SFR, s'intéressent à la même époque à ce type de machines tournantes.

En coopération avec les Ingénieurs de la Société Alsacienne de Constructions Mécaniques (SACM - M. Billieux en particulier), ils conçoivent une machine de conception différente, plus fiable et moins sensible aux vibrations. Cette technologie va rapidement devenir une référence et des machines de différentes puissance vont être fabriquées en de nombreux exemplaires, afin d'équiper des stations nouvelles en France et dans le monde entier.

La disposition proposée pour le stator de cet alternateur dit à fer tournant, permet d'augmenter le nombre d'encoches et ainsi de produire, un courant de fréquence plus haute que la machine d'Alexanderson, sans augmenter la vitesse de rotation et en limitant la vitesse périphérique à des valeurs de sécurité (150 m/s).