Electricité
Régulateurs mécaniques de l'excitation
Régulateur
Root » Serveurs » Electro » Electricité » Générateurs » Excitation » Régulateurs mécaniques

Pour stabiliser la tension fournie par un alternateur, il faut pouvoir varier le courant d'excitation. Voici deux systèmes mécaniques utilisés avant l'arrivée des stabilisateurs électroniques.
-

-

Régulateur à commutateur

Les alternateurs existent déjà très longtemps, bien avant l'électronique de puissance. Pour régler le courant d'excitation, on utilisait un régulateur à commutateur commandé par la tension du générateur. Une régulation de la tension de sortie est nécessaire, car la tension dépend de la charge. Ce sont surtout les charges inductives (transfos et moteurs) qui font chuter la tension en absorbant la puissance réactive fournie par l'alternateur.

Le régulateur à commutateur est représenté à droite; il était utilisé dans de nombreux gros groupes électrogènes. En plus du régulateur, le circuit se compose d'une dynamo d'excitation qui fournit le courant à la roue polaire.

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 (exciter 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.

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.

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 tourne dans le champ d'un aimant permanent. Les courants de foucault amortissent le disque.

Le régulateur à commutateur est utilisé plus souvent que le système suivant, car il est plus fiable. Dans les installations mobiles (générateurs de chantier, générateur à bord d'avions,...) on préfère le système suivant qui résiste mieux aux chocs.

Régulateur à pile à poudre de carbone

Pour stabiliser la tension produite par le générateur, on utilisait également des régulateurs à pile de carbone basé sur le principe que la poudre de carbone en granulés est meilleure conductrice quand elle est comprimée.

C'est sur ce principe qu'est également basé le microphone à charbon utilisé dans les téléphones de l'époque.

Au repos, des ressorts compriment le cylindre de poudre de carbone, la conduction est donc élevée. Le courant dans l'électro-aimant réduit la compression et la résistance augmente.

Nous avons tous les composants d'un alternateur industriel: le transformateur de tension qui va réduire la tension pour faire fonctionner l'électro-aimant, le transfo d'intensité pour que l'alternateur tienne également compte du courant débité (meilleuse stabilisation en fin de ligne).

Le redresseur est de type oxide de cuivre ou sélénium, il est nécessaire pour pouvoir alimenter l'électro-aimant en continu.

L'alternateur a sur son axe une dynamo qui va fournir le courant d'excitation. La tension récoltée aux balais va alimenter le rotor (roue polaire) de l'alternateur via des contacts glissants.

La dynamo excitatrice est de type shunt (bobinage d'excitation de la dynamo en parallèle sur la tension fournie par la dynamo), mais la pile de carbone peut modifier le courant d'excitation, et donc la tension délivrée par la dynamo. On peut aisi stabiliser la tension fournie par l'alternateur.

La régulation peut se faire avec un très faible courant, ce qui augmente le rendement de l'ensemble.

Un tel régulateur a été utilisé dans les avions à cause de sa bonne fiabilité comparé aux systèmes utilisés dans les voitures (conjoncteur-disjoncteur). C'était la période jusqu'à la seconde guerre mondiale, où il n'y avait pratiquement pas d'électronique à bord des avions.

Quand la demande en électricité a augmenté (radio, radar) on est passé de la dynamo à l'alternateur qui a un rendement plus élevé, mais on a continué à utiliser le régulateur à poudre de carbone à cause de son poids plus faible comparé à une inductance saturable. Ces générateurs fournissaient du 400Hz, qui est resté la référence jusqu'à maintenant.

Le régulateur doit souvent être controlé. La résistance au repos peut varier (c'est la raison du petentiomètre en série) et il faut régulièrement remplacer la capsule de carbone pour avoir un fonctionnement fiable.

Publicités - Reklame

-