Electricité
Les dynamos de voiture
Dynamo

Les dynamos ont été utilisées dans les véhicules jusque dans les années 1960, en fait jusqu'à l'apparition des redresseurs fiables utilisés dans les alternateurs de voiture. Les alternateurs de voitures pouvaient fournir un courant plus important à partir d'une basse vitesse du moteur et n'utilisaient pas de régulateur mécanique complexe et peu fiable.

Dynamo de voiture


Dynamo avec conjoncteur/disjoncteur et régulateur


Dynamo à trois balais et conjoncteur/disjoncteur
 


Dynamo avec régulateur et sortie séparée pour les phares


Dynamo compound avec sortie séparée pour les phares


Les dynamos ont été utilisées dans les véhicules jusqu'à l'apparition sur le marché de diodes de forte puissance. Une dynamo a comme (seul) avantage qu'elle produit directement du continu grâce aux balais qui prélèvent le courant au bon endroit sur le collecteur.

La dynamo de voiture est une dynamo shunt dont le courant d'excitation est commuté entre une valeur normale et une basse valeur.

La dynamo nécessite également un module (conjoncteur/disjoncteur) qui empèche le courant de circuler de la batterie vers la dynamo (la transformant en moteur) quand le moteur à explosion ne tourne pas. C'est le relais à gauche dans le premier schéma et le seul relais dans le second schéma.

Le conjoncteur/disjoncteur se compose d'un relais avec deux bobinages, l'un en série, l'autre en parallèle. C'est l'ancètre du disjoncteur à retour de puissance utilisé dans les centrales electriques et les groupes électrogènes synchronisés.

  • Le relais n'est pas excité au repos et le contact est ouvert. Il n'y a pas de courant qui circule.

  • Quand le moteur tourne suffisamment vite, la dynamo produit une tension. Un courant circule dans le bobinage shunt du relais. Le contact est fermé et la dynamo peut alors charger la batterie et alimenter les utilisateurs. Le courant circulant dans le bobinage série augmente le champ magnétique, ce qui empèche les vibrations du contact du relais.

  • Quand le moteur est mis à l'arrêt, le relais n'est pas déclenché automatiquement. Le bobinage shunt reçoit en effet son courant de la batterie via le contact encore fermé. Sans mesures de protection, la batterie se déchargerait rapidement à travers la dynamo. Par contre, le courant dans le bobinage série est maintenant inversé et compense le champ produit par le bobinage shunt. Le contact du relais s'ouvre.
La batterie n'est pas chargée quand le moteur tourne au ralenti, au contraire elle a même tendance à se décharger si des accessoires sont branchés. Dans certaines réparations sur des véhicules d'époque, on remplace le conjoncteur/disjoncteur par une grosse diode qui ne laisse passer le courant que dans un sens, notament de la dynamo vers la batterie. Une fois que la tension de la dynamo dépasse la tension de la batterie, la batterie est chargée, et ceci sans nécessiter un conjoncteur/disjoncteur, une mécanique qu'il faut régulièrement ajuster.

Le module contient également un régulateur qui réduit le courant d'excitation. Il y a une limite au courant et à la tension pour protéger la dynamo (courant) et la batterie (tension). Certains régulateurs ont un bobinage séparé pour le courant et la tension permettant un réglage indépendant du courant et de la tension maximale.

Il s'agit d'un réglage tout-ou-rien où le courant d'excitation est réduit à une faible valeur quand une des deux limites est atteinte.. La dynamo de voiture est en effet une dynamo shunt qui a comme caractéristique que le courant débité augmente avec la tension. Sans mesures de protection, la tension deviendrait trop élevée si les utilisateurs sont débranchés ou si la batterie est complètement chargée. Il s'agit de l'inconvénient principal des dynamos shunt.

Les dynamos de voiture n'ont pas d'excitation série, trop complexe à mettre en œuvre, mais les limousines américaines avaient une dynamo coumpound pour augmenter la charge quand de nombreux accessoires sont enclenchés.

Les contacts du conjoncteur/disjoncteur ont tendance à bruler à cause du fort courant (tout le courant passe en fait par le contact du relais) et les contacts du relais d'excitation ont également tendance à bruler à cause des commutations incessantes. Pour réduire les étincelles à la commutation (le bobinage d'excitation est fortement inductif) on peut placer un petit condensateurs en parallèle sur le contact. On peut ajouter un tel condensateur lors de la révision d'une voiture ancienne si un tel condensateur n'est pas présent d'origine.

Dynamo à trois balais

En plus de la dynamo de voiture classique à excitation shunt séparée, on a utilisé des dynamos à trois balais. Le troisième balais peut être plus fin, car il ne sert qu'à fournir le courant d'excitation. Le balais est monté sur un anneau qui peut être tourné, ce qui permet de modifier la position du balais, et donc également la tension engendrée.

La dynamo à trois balais utilise la réaction d'induit pour réduire automatiquement la tension d'excitation (et donc limiter le courant en sortie). Quand le moteur tourne à vitesse plus élevée et a tendance à fournir une tension plus élevée, le déplacement du champ magnétique agit ici aussi pour limiter la tension en sortie.

La dynamo avec trois balais a été utilisée jusqu'à la seconde guerre mondiale, et puis on a donné la préférence à un régulateur qui permet une meilleure stabilisation. L'anneau devait être déplacé deux fois par an, pour compenser la demande en courant plus importante en hiver.

La dynamo à trois balais ne permet pas une bonne stabilisation de la tension (uniquement une limitation du courant). Bien que l'excitation forme un circuit séparé, le comportement de la dynamo reste celui d'une dynamo shunt en ce qui concerne la tension: quand la tension augmente (batterie chargée, épuisée ou mauvais contacts) le courant augmente également. Il fallait régulièrement ajouter de l'eau distillée dans les batteries pour compenser l'électrolyse. Mais le système n'était pas plus mauvais que le système à régulateur qu'il fallait régulièrement ajuster.

Les installations étaient en 6V et un mauvais contact avait plus d'influence que sur un système en 12V.

Sortie séparée pour les phares

Les automobiles n'avaient pas d'accessoires électriques: pas de sièges chauffants, pas d'ordinateur de bord, pas d'autoradio, même pas de feux arrières ou de clignotants. Les seuls utilisateurs étaient les phares et ils n'étaient disponibles qu'en une seule version: "normale"

Certains régulateurs étaient équipés d'une sortie séparée pour alimenter les phares, tandis que la sortie principale alimentait la batterie, ce qui permettait une meilleure régulation. Il était tout à fait normal que les phares ne fonctionnaient que quand le moteur tournait: la batterie servait uniquement à faire démarrer le moteur.

La dernière version présentée ici iest une version à bobinage compound dont le bobinage série était parcouru par le courant des phares. Quand ceux-ci étaient allumés, le courant dans le bobinage série augmentait le champ magnétique permettant ainsi à la dynamo de fournir un courant plus important pour alimenter les phares et charger la batterie. Cette version n'avait pas besoin de régulateur: le bobinage série permettait d'augmenter le courant quand les phares étaient allumés et de troisième balais permettait de stabiliser le courant indépendamment du régime du moteur.

Et puis finalement on est passé à l'alternateur qui a de nombreux avantages dès qu'on a pu disposer de diodes de redressement suffisamment fiables et de puissance élevée.

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