| Le seul paramètre de fonctionnement d'un alternateur qui puisse être modifié est le courant d'excitation. L'excitation permet à l'alternateur de fournir du courant et détermine la tension de sortie de l'alternateur. |
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Le module d'excitation ne peut pas être réparé, il doit être remplacé en cas de panne. Pour éviter la corrosion, le module est coulé dans de la résine époxy, ce qui rend tout remplacement de composants individuels pratiquement impossible. Pour vous aider à déterminer les composants défectueux d'un groupe électrogène, voici un tutoriel comment réparer un groupe électrogène. Il existe des générateurs dont la fonction primaire n'est pas de générer de la puissance, mais de stabiliser le réseau: ce sont les compensateurs synchrones dont on modifie le courant d'excitation pour produire ou absorber de la puissance réactive.
GovernorLe moteur d'un groupe électrogène doit également être controlé. Le paramètre qui doit être controlé ici est la vitesse de rotation du moteur, qui détermine la fréquence du réseau électrique local.On retrouve en fait les mêmes réglages qu'avec le régulateur d'excitation: gain, stabilité et droop. Ces réglages servent à stabiliser la vitesse du moteur même avec des charges variables. On utilise le terme governor dans les livres anglais pour indiquer le système qui va adapter l'injection de carburant à la demande en puissance pour avoir une vittesse du moteur constante. Il y a également un réglage de la vitesse du moteur. C'est le réglage le plus important du groupe électrogène avec le réglage de la tension via le régulateur d'excitation. La vitesse du moteur est ajustée via un moteur télécommandé (la vitesse (fréquence du réseau) est ici de 61Hz).
Dead timeLe réglage dead time est un réglage qui compense le retard que prend une modification de la position de l'accélérateur (temps de réponse du système). Supposons une augmentation de la puissance demandée. Le moteur reçoit une charge plus importante et ralentit. Le gouvernor injecte plus de carburant, mais la montée en puissance n'est pas immédiate. Un prédicteur de smith détermine la puissance que le moteur devrait fournir s'il n'y a pas de temps mort. C'est cette valeur calculée qui est utilisée dans la boucle de contre réaction en cas de changement brusque de la puissance demandée. Ce réglage permet d'éviter les oscillations: sans cette compensation la correction après un changement de puissance serait trop fort car il ne tient pas compte du temps de réponse du moteur. Ce réglage est fort comparable au réglage de stabilité.
Dans un groupe électrogène il faut généralement un régulateur de la tension (via l'excitation) et de la vitesse du moteur. Dans les petits groupes électrogènes un régulateur mécanique suffit (régulateur centriguge). Les groupes électrogènes modernes contiennent un régulateur intégré qui effectue toutes les opérations.
Alternateur à aimants permanentsIl existe des alternateurs qui n'utilisent pas de bobinages inducteurs, mais des aimants permanents. Il s'agit généralement de générateurs très trappus avec un diamètre élevé, ce qui permet un grand nombre de bobinages (pôles): l'alternateur peut donc tourner à une vitesse plus basse.Les bobinages sont connectés en triphasé pour avoir une charge équilibrée (ce qui n'est possible que quand un alternateur produit du triphasé): il faut donc 6, 9, 12,... bobinages (multiple de 3 avec un minimum de 6). Les bobinages sont montés sur une carcasse composé de fines lamelles de fer isolées pour augmenter le champ tout en réduisant les pertes. Les aimants sont montés sur l'armature (en fer doux facilement magnétisable) avec chaque fois un pôle nord et sud vers l'extérieur. Il faut évidemment autant d'aimants qu'il y a de pôles. La tension et la fréquence produites dépendent de la vitesse de rotation. La tension est redressée et utilisée sous forme continue (par exemple pour charger des batteries), soit la tension redressée est envoyée à un convertisseur qui en fait de l'alternatif (comme l'onduleur d'un panneau solaire). L'énergie est renvoyée au réseau , mais peut également être utilisée sur place (fonctionnement en ilot). Il faut alors un accu pour absorber les pics de production et de consommation.
Les petits groupes électrogènes de type "inverter" utilisent également un tel alternateur à cause de sa grande simplicité. La fréquence et la tension très variables sont corrigées par un module électronique. La puissance d'un tel génrateur est limitée et il n'y a pas de réserve de puissance comme avec un générateur classique. Les petits groupes électrogènes auto-excités n'ont pas de module d'excitation non plus. Image à gauche: modules de régulation d'un des alternateurs d'une frégate belge (années 1960). |
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