Régulateur à commutateur
(régulateur de Brown Boveri)
Le premier schéma montre l'installation électrique à brod des anciens remorqueurs de la Marine Belge, le Ekster et le Valcke. Bien que ces remorqueurs aient été fabriqués en 1960, il y avait encore un circuit électrique continu. La tension électrique était fournie par deux dynamos de 54kW sous 220V, il y avait en plus une dynamo de secours.
En rouge le circuit qui mesure la tension du générateur et en bleu l'excitation de la dynamo. La dynamo a également des bobinages série pour la compensation du déplacement de la ligne neutre.
Le régulateur de Brown Boveri reçoit la tension de la dynamo et un électro aimant sous la forme d'un moteur fait se déplacer un double contact selon la tension de secteur. Ces contacts mettent une partie plus ou moins grande de deux résistances en fonction et règlent ainsi le courant d'excitation.
Le régulateur à commutateur était utilisé pour les dynamos, mais également pour les alternateurs. Le second schéma montre la régulation d'un alternateur. L'excitation de l'alternateur était fournie par une dynamo auxiliaire montée sur le même axe (excitatiedynamo).
Le régulateur se compose de deux disques plus ou moins triangulaires S1 et S2 qui font contact avec les lamelles de deux collecteurs fixes. Les lamelles fixes sont reliées à deux résistances à prises multiples. Les résistances agissent comme résistances variables et modifient le courant d'excitation de la dynamo.
En rouge nous avons le circuit continu, avec le courant fourni par la dynamo. Il s'agit d'une dynamo compound avec un bobinage série et un bobinage shunt dont le courant peut être varié par les résistances R1 et R2. Au repos (pas de tension) le secteur S1 fait contact avec la lamelle inférieure et le secteur S2 la lamelle supérieure. Les deux résistances sont cours-circuitées. La photo montre le régulateur au repos.
Le principe de la résistance plus ou moins cours-circuitée est également appliqué dans le régulateur à poudre de carbone décrit plus bas.
La sortie de l'alternateur, ce sont les lignes bleues (triphasé). La tension est mesurée entre deux phases.
Quand le générateur tourne et fournit une tension, le moteur reçoit une tension via le transfo. Il a tendance à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre, mais est retenu par un ressort spiralé. Il y a un équilibre entre le couple du moteur et la force du ressort et un certain nombres d'éléments des deux résistances sont mis en fonction (traits rouges sur les résistances).
Quand la tension augmente ou diminue, le couple du moteur augmente ou diminue et fait se déplacer les contacts, mettant en fonction plus ou moins d'éléments des résistances. Le régulateur stabilise ainsi la tension de sortie de l'alternateur.
Le régulateur simple (résistance et rangée de contacts unique) permet une stabilisation un peu moins précise de la tension fournie par le générateur.
L'explication détaillée du régulateur est montrée à droite.
Quand la tension est basse, le disque se trouve dans la position cyan et les résistances sont cours-circuitée. Au fur et à mesure que la tension augmente le disque se déplace vers la position magenta, augmentant le nombre de résistances en circuit.
Un amortissement est prévu pour éviter un fonctionnement instable. Pour éviter l'hystérésis d'un amortissement à frottement, on utilise un amortissement magnétique (electromagnetische demping): une roue en cuivre ou en aluminium tourne dans le champ d'un aimant permanent. Les courants de foucault amortissent le disque.
Le régulateur de Brown Boveri est de type "rapide" car il répond plus rapidement aux variations de tension que le régulateur de Tirrill qui a un amortisseur connecté directement à l'armature de l'électro aimant.
L'accouplement élastique du régulateur de Brown Boveri a comme avantage que le régulateur peut modifier passagèrement la position des contact et permet de mettre directement un nombre d'éléments de résistance en service ou hors service quand la tension varie. Le dispositif amortisseur ne sert qu'à éliminer les oscillations (mouvements pendulaires).
Régulateur à commutateur (collection personelle)
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Le régulateur à commutateur est comparable au régulateur de Tirrill, mais la régulation est proportionelle. Il ne mesure pas la tension d'excitation, mais dans les très grands générateurs (centrales électriques) cette tension est mesurée pour prévoir l'évolution de la tension de sortie et avoir une régulation optimale.
Ce régulateur est très fiable, mais dans les installations mobiles (générateurs de chantier, générateur à bord d'avions,...) on préfèrait le régulateur à pile à poudre de carbone qui est moins sensible aux chocs.
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