Groupes électrogènes
Charge non-équilibrée
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Que faire si on doit brancher une charge non-équilibrée sur un générateur? Est-ce autorisé? Y a-t-il une limitation de la puissance?
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Bonjour Marc, supposons un générateur diesel triphasé 400/230V 3Ph+N dont moteur et alternateur sont dimensionnés pour 50kVA / 40kW. J'alimente en 230V (donc un couplage étoile, +/- équilibré) à partir de ce générateur. Quelle est selon vous la bonne formule pour calculer le courant max disponible sur une phase ? (le Web est encombré de formules visiblement faites pour du couplage delta, donnant un calcul de courant L-L et non L-N) Aussi, avez-vous connaissance de règles de bonne pratique pour dimensionner ce courant max L-N si l'équilibrage n'est pas parfait, par exemple 20%, 50% de déséquilibre entre courants L1, L2, L3 ? D'avance, merci pour vos lumières !

Bonjour,

Le courant maximal par phase est aisé à calculer.à partir de la puissance apparente. Nous avons 50kVA à distribuer sur 3 phases, donc 16.6kVA par phase. 16.6kVA sous 230V cela fait un courant de 72.4A par phase.

Du point de vue du générateur, le branchement du récepteur en étoite ou en triangle ne joue aucun rôle, le générateur ne "voit" pas le type de branchement. La seule chose qu'il remarque, c'est le courant et la puissance à fournir (par phase).

Si la charge est purement résistive, nous disposons de 40kW, c'est la limite mécanique que le moteur peut fournir. Ici aussi on utilise la même formule, donc 13.3kW par phase, ce qui correspond à 58A par phase (en pratique on n'utilise jamais l'ampèremètre pour calculer la puissance effective).

Il n'y a pas vraiment de formules pour déterminer le courant maximal d'une phase en cas de récepteur deséquilibré, mais il y a des cas limites.

Nous avons une limite de 72.4A par phase au maximum. On ne peut pas charger une phase plus si on déleste une autre phase. La puissance apparente en monophasé est donc de 16.6kVA.

Le problème de la puissance effective qu'un générateur peut fournir en charge asymmétrique est un problème mécanique. Si on ne charge qu'une phase, nous avons une puissance instantanée (donc un couple mécanique) qui va de 0 à 100% avec une fréquence de 100Hz. Cette pulsation peut endommager l'arbre de transmission à la longue.

Le moteur thermique résiste normalement à une ondulation du couple: les cylindres produisent leur couple-moteur séquentiellement et dans la phase d'expansion, le couple n'est pas constant. Le problème se situe plutôt du coté de la roue polaire qui reçoit des contraintes variables. Il faudrait prendre contact avec le fournisseur de l'alternateur.

Pour les basses puissances (50kVA), on devrait disposer d'une puissance de 10kW si on charge une seule phase (monophasé pur) et 20kW sur deux phases (une phase non connectée). A partir de ces chiffres, une différence de courant de moins de 40A est admissible (différence entre le courant le plus bas et le plus élevé). Donc en pratique on va mesurer le courant sur les trois phases et controler que la différence maximale est inférieure à 40A.

Plus on monte en puissance et plus les contraintes mécaniques augmentent: les limites sont beaucoup plus strictes dans les générateurs de puissance élevée.

Chez nous au boulot on fait une analyse des vibrations pour déterminer l'asymmétrie acceptable. Elle varie d'un groupe à un autre (et dépend par exemple de l'état d'usure des roulements). En analysant le spectre de fréquence des vibrations, on peut en déterminer l'origine.

Pour permettre la répartition des utilisateurs sur les différentes phases, les gros groupes électrogènes industriels ont un ampèremètre par phase. On part du principe que le facteur de puissance est pratiquement identique.

Cet exemple part de différents utilisateurs monophasés qu'il faut répartir sur les phases. Si on doit brancher un seul gros utilisateur monophasé, c'est à la fois plus simple et plus compliqué... Dans le meilleur des cas, on peut obtenir 16.7kVA (monophasé pur branché en dog leg) au lieu de 10kW (une seule phase). La limite est dans le premier cas le courant maximal dans le bobinage, dans le second cas les contraintes mécaniques sur le moteur. Seul le montage dog leg peut garantir la puissance apparente (et donc la puissance effective si on connait le facteur de puissance).

Tableau récapitulatif pour un générateur 230/400V 50kVA/40kW (courant de phase 72.4A)
Charge sur une seule phase

Imax = 72.4A
Pmax = 10kW

Limite: contrainte mécanique

Charge répartie

Imax = 72.4A
différence < 40A

Limite: différence de courant

Charge en montage dog leg

Imax = 72.4A
Pmax = 16.6kVA (garanti)

Limite: courant maximal

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