1) Introduction

Lorsqu'on veut produire de l'énergie électrique alternative, on a le choix entre l'emploi d'un seul alternateur puissant ou la répartition de la puissance électrique entre plusieurs unités. C'est le plus souvent la deuxième solution qui est préférable, pour plus de souplesse. En effet, la demande en puissance d'un réseau étant variable, un seul générateur prévu pour fonctionner à charge maximum, travaillerait souvent loin de ces conditions et présenterait donc un rendement médiocre. De plus le dysfonctionnement éventuel d'un alternateur peut être compensé par ceux restant connectés sur le réseau.

On doit donc préserver la possibilité de charger ou de décharger chaque unité à volonté, selon la demande en puissance du réseau. Pour ce faire, on couple ces alternateurs en parallèle sur le réseau, de façon à ce que leurs courants s'ajoutent. Le couplage en série, qui permettrait théoriquement d'avoir des tensions élevées, n'est pas utilisé pour des raisons de stabilité (les alternateurs tendent dans ce cas à se mettre en opposition), et aussi parce que cette augmentation de la tension peut être obtenue simplement, et avec de très bons rendements, à partir de transformateurs statiques.

En monophasé, lors du couplage, la courbe de la tension sur le réseau doit se superposer à celle de la FEM de l'alternateur à coupler. En conséquence, on doit réaliser entre ces grandeurs, les conditions suivantes:
                         - L'égalité des fréquences,
                         - L'égalité des tensions,
                         - L'identité des phases

En triphasé, on devra de plus s'assurer que l'ordre de succession des phases est le même pour le réseau et pour l'alternateur à coupler.

2) Procédure de couplage

             a) Alternateur monophasé

Considérons le dispositif suivant: un réseau monophasé sur lequel on vient coupler l'alternateur A₂, K un interrupteur permettant ce couplage, deux lampes L connectées comme indiquées, et deux voltmètres pour la mesure de la tension U₁ sur le réseau (U₁: valeur efficace de la tension complexe U₁) et de la tension à l'induit U₂ de l'alternateur (U₂: valeur efficace de la tension complexe U₂).

Le couplage de l'alternateur sur le réseau se fait à vide pour éviter un échange brutal de courant qui pourrait endommager le rotor. On réalise successivement les conditions pré-citées, suivant la procédure suivante:

L'interrupteur K étant ouvert, on amène le rotor de à une vitesse proche de la vitesse de synchronisme:

N = f/p en tr/s
(f: fréquence en Hz, p: nombre de paires de pôles).

On règle l'excitation de l'alternateur A₂ (non représentée sur le schéma) de façon à obtenir une tension de sortie U₂ égale à la tension du réseau U₁. La tension complexe aux bornes des deux lampes est alors

DU = U₁ - U₂

Les tensions U₁ et U₂ ayant des fréquences différentes f et f', elles sont représentées dans le plan complexe par deux vecteurs tournant à des vitesses angulaires w = 2pf et w' = 2pf' différentes. La valeur efficace DU de la tension aux bornes des lampes, varie dans ce cas entre les valeurs limites 0 et U₁ + U₂, à la fréquence de battement f_b, telle que

f_b = f - f'

A ce moment, les lampes clignotent à cette fréquence. On agit alors sur l'admission du moteur d'entrainement de A₂ de façon à réduire progressivement la cadence du clignotement. Puis on couple l'alternateur au réseau en fermant K durant l'instant où les lampes sont éteintes, qui correspond à une tension DU nulle, c'est à dire à U₁ et U₂ en phases.

Remarque: Le mode de couplage précédemment décrit est un couplage à l'extinction. Pour plus de facilité on lui préfère parfois un couplage à l'allumage qui est obtenu en croisant les connections des deux lampes.

             b) Alternateur triphasé

Dans le cas d'un alternateur triphasé, la procédure précédente s'applique de manière identique, mais il faut de plus vérifier que la succession des phases de l'alternateur A₂ se fait dans le même ordre que sur le réseau. On effectue le montage suivant:

Soient (V₁, V₂, V₃) les tensions simples complexes sur le réseau, et (V'₁, V'₂, V'₃) celles sur l'induit de l'alternateur dont les phases sont supposées couplées en étoile. Si f et f' sont respectivement les fréquences des tensions réseau et des tensions à l'induit de l'alternateur A₂, de façon analogue au cas monophasé, les vecteurs représentant ces tensions dans le plan complexe, tournent avec des vitesses angulaires w = 2pf, pour (V₁, V₂, V₃), et w' = 2pf', pour (V'₁, V'₂, V'₃), différentes. Si les tensions précédentes se succèdent dans le même sens pour les deux systèmes, les tensions DU aux bornes des lampes présentent des maxima et des minima simultanés, et les lampes s'allument et s'éteignent donc en même temps. Dans le cas contraire, on a une permutation circulaire de ces extrema, et donc aussi du clignotement des lampes.

Pour des installations de fortes puissances, on remplace généralement les lampes de couplage par un synchronoscope. Il s'agit d'un petit moteur asynchrone dont le stator et le rotor triphasés sont respectivement reliés au réseau et à l'alternateur. Une aiguille solidaire du rotor tourne à la vitesse angulaire de glissement w_s = w - w', selon un sens qui dépend du signe de cette expression. Dans ce cas, après avoir réduit la vitesse de rotation de l'aiguille en agissant sur le moteur d'entrainement de l'alternateur, puis on effectue le couplage en fermant l'interrupteur K lors du passage de l'aiguille par zéro.