Dans cette étude, on considère une machine à aimants permanents ou une machine à inducteur bobiné alimenté séparément de l'induit.
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En fonctionnement « moteur », une alimentation impose une tension de valeur moyenne `U` entre les bornes de l'induit, l'arbre, « libre » ou accouplé à une charge mécanique opposant un couple résistant, tourne à la vitesse angulaire `Omega`.
La puissance électrique pour l'induit est `P_"e" = U cdot I` avec `I` l'intensité moyenne du courant induit. La puissance mécanique sur l'arbre est `P_"m" = C cdot Omega` avec `C` le couple sur l'arbre. Si le couple résistant imposé par la charge mécanique augmente alors la puissance `P_"e"` et l'intensité `I` augmentent.
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En fonctionnement « génératrice », l'arbre est accouplé à un dispositif mécanique entraînant imposant un couple moteur et une charge électrique peut être connectée aux bornes de l'induit, on note `U` la valeur moyenne de la tension aux bornes de l'induit.
La puissance électrique pour l'induit est `P_"e" = U cdot I` avec `I` l'intensité moyenne du courant induit. Si la puissance `P_"e"` augmente alors la puissance `P_"m" = C cdot Omega` du dispositif mécanique augmente.
Si aucune charge n’est reliée à l'arbre, le moteur est dit « à vide ».
En régime établi, la vitesse angulaire est constante :
les couples moteur et résistant sont égaux.
Si aucune charge n’est connectée, la génératrice est dite « à vide ».