Note : Avant de lire cette page, vous devez avoir lu les trois pages précédentes sur les génératrices des éoliennes. La plupart des éoliennes du monde utilisent une génératrice asynchrone triphasée à cage (d'écureuil), appelée aussi une génératrice à induction, pour produire du courant alternatif. Ce type de génératrice n'est en fait que très rarement utilisé, sauf dans l'industrie éolienne et dans les petites centrales hydrauliques. Nonobstant, on a une assez bonne connaissance de cette technique.

Le fait curieux de ce type de génératrice est qu'elle fût originalement conçue comme un moteur électrique. En fait, un tiers de la consommation mondiale d'électricité est utilisé pour faire fonctionner des moteurs à induction qui actionnent des machines, pompes, ventilateurs, compresseurs, ascenseurs et d'autres types d'équipement requérant la conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique.

Un avantage de cette génératrice est qu'elle est très fiable et relativement peu onéreuse par rapport à d'autres types de génératrices. Elle a également quelques caractéristiques mécaniques qui la rend très appropriée pour la conversion de l'énergie éolienne ( glissement de la génératrice ainsi qu'une certaine capacité de surcharge).

C'est en fait le rotor qui distingue la génératrice asynchrone de la génératrice synchrone. Le rotor comporte un certain nombre de barreaux en cuivre et en aluminium reliés électriquement entre eux par deux cercles en aluminium situés aux deux extrémités.

Sur l'image tout en haut de la page, vous voyez le rotor muni d'un noyau de fer qui comporte plusieurs fines lames d'acier isolées avec des trous pour les barreaux conducteurs en aluminium. Le rotor est placé au centre du stator qui, également dans ce cas, est un stator à quatre pôles raccordé directement aux trois phases du réseau électrique.

Lorsque le courant est connecté, la machine commence à tourner comme un moteur, à une vitesse légèrement au-dessous de la vitesse synchrone du champ magnétique tournant produit par le stator. Comment se fait-il ?

Si nous regardons les barreaux du rotor montré ci-dessus, nous avons un champ magnétique tournant qui se meut par rapport au rotor. Ce champ magnétique induit un courant fort dans les barreaux du rotor qui, eux, étant court-circuités par les deux cercles situés à leurs extrémités, n'offrent que très peu de résistance au courant.

Le rotor crée ainsi ses propres pôles magnétiques qui tour à tour sont entraînés par la force électromagnétique issue du champ magnétique tournant du stator.

Que se passe-t-il si on tourne manuellement le rotor à exactement la vitesse synchrone de la génératrice, à, disons, 1.500 tours par minute, comme c'était le cas pour la génératrice synchrone tétrapolaire de la page précédente ? La réponse est bien simple : rien ! Comme le champ magnétique tourne à exactement la même vitesse que le rotor, aucun phénomène d'induction ne se produira dans le rotor, et il n'y aura donc aucune interaction entre le rotor et le stator.

Par contre, si nous dépassons la vitesse de 1.500 tours par minute, le rotor tournera à une vitesse supérieure à celle du champ magnétique tournant, ce qui signifie que le stator commence à induire un courant fort dans le rotor. Plus nous faisons tourner vite le rotor, plus grande sera la puissance transférée comme une force électromagnétique au stator et ensuite convertie en électricité.

La vitesse d'une génératrice asynchrone varie en fonction du couple de rotation qui lui est appliqué. Dans la pratique, la différence entre la vitesse de rotation à la puissance maximale et celle à vide est très petite, d'environ 1 %. Cette différence exprimée en pourcentage de la vitesse synchrone est également appelée le glissement de la génératrice. Ainsi, une génératrice tetrapolaire fera 1.500 tours par minute à vide si elle est raccordée à un réseau électrique à 50 Hz. Si la génératrice fonctionne à sa puissance maximale, elle tournera à 1.515 tours par minute.

Le fait que la génératrice augmente ou diminue légèrement sa vitesse en fonction des variations du couple, est un caractéristique mécanique très utile, avant tout parce que cela réduit l'usure du multiplicateur (à cause d'une réduction du couple maximal). C'est un des atouts les plus importants liés au choix d'une génératrice asynchrone au lieu d'une génératrice synchrone pour une éolienne raccordée directement au réseau électrique.

Avez-vous observé que nous n'avons pas indiqué le nombre de pôles du stator lorsque nous avons décrit le rotor ? Ce qui donne au rotor à cage sa finesse, c'est qu'il s'adapte automatiquement au nombre de pôles du stator. Le même rotor peut donc être utilisé avec une grande variété de nombre de pôles.

A la page sur la génératrice synchrone à aimants permanents , nous avons vu comment une telle génératrice peut fonctionner sans être raccordée au réseau électrique.

Il n'en est pas de même pour la génératrice asynchrone, son stator ayant besoin d'être alimenté en courant afin de créer le champ magnétique nécessaire pour le fonctionnement de la génératrice.

Il est cependant possible de faire fonctionner une génératrice asynchrone dans un système autonome, si elle a été munie de condensateurs fournissant le courant nécessaire pour la magnétisation. Cette solution exige également une certaine rémanence dans le fer du rotor, c.-à-d. un certain magnétisme restant, utilisé pour le démarrage de l'éolienne. Sinon il vous faudra une batterie et de l'électronique de puissance - ou bien une petite génératrice diesel - pour la mise en marche du système.