Générateurs électriques
Comment réparer un groupe électrogène (partie alternateur)
Electricité

Il y a de plus en plus de visiteurs sur ce site, et bon nombre m'ont demandé comment réparer un groupe électrogène. La page est en mutation constante à cause des nouvelles questions qui sont posées, mais j'essaie de tout structurer.

Il vous faut une connaissance de base des groupes électrogènes, autrement cà va être dur dur...


Réparer un générateur

Je ne vous apprendrai rien en vous disant qu'un groupe électrogène se compose de deux parties, un moteur (généralement un moteur diésel) et un alternateur. La partie réparer le moteur diésel se trouve ici.

Nous parlons ici des groupes électrogènes industriels (puissances situées entre 10kW et 2MW), donc pas les générateurs ménagers ni les centrales nucléaires.

Les petits générateurs ménagers ont souvent le module électronique qui crame (pas de tension en sortie, ou une tension très basse). Les modules servent à produire le courant d'excitation. Pas possible de les réparer, les composantes électroniques sont coulés dans de la résine. Certains types de modules se trouvent sur ebay pour quelques euros.


Schéma d'un ancien groupe électrogène de l'armée avec circuit "à l'américaine" (donc totalement incompréhensible pour qui ne s'y connait pas). De plus ce générateur est conçu d'office pour le fonctionnement en réseau, ce qui complique le tout.


Un autre générateur de l'armée, un peu plus récent. Permet également le fonctionnement en réseau, mais tout est centralisé dans deux modules: exciter-regulator et load measuring unit.

Il s'agit d'un générateur typique avec 6 bobinages qui peuvent donc fournir soit 120/208V (bobinages en parallèle), soit 240/416V (bobinages en série).


Voici un groupe électrogène tout simple (s'il a l'air simple, c'est en fait que le schéma ne reprend que la partie électrique).

Il s'agit ici également d'un générateur américain, donc avec une indication des contacts de relais typiquement yankee, donc un condensateur ou un condensateur barré.

Un alternateur est presque toujours branché en étoile. Tous les bobinages sont interconnectés et il est possible de savoir aisément si un bobinage est interrompu.

2. Alternateur: pas de tension

Vous lancez le moteur, il arrive bien à son régime nominal, mais il n'y a pas de tension sur les prises. Je peux vous rassurer, c'est fréquent!

Les indicateurs sont placés sur la sortie même de l'alternateur. Ils peuvent indiquer une tension, même s'il n'y a rien en sortie. La plupart des générateurs sont équipés d'un contacteur qui n'est enclenché que si le groupe est en ordre (régime OK, tension OK).

Attention, nous avons affaire ici avec des tensions et des courants très élevés (alternatif). La tension aux bornes de l'inducteur (excitation) est du continu. Pour mesurer un bobinage, il faut mettre le multimètre en ohms (et mesurer avec le générateur à l'arrêt). Ne pas oublier de remettre par après le multimètre en volts.

Regardez si le groupe a un bouton "Field flash". Appuyez sur ce bouton quand le générateur est en marche pour amorcer l'alternateur. Quand le générateur n'a plus tourné depuis longtemps, le champ magnétique résiduel est trop faible pour amorcer le système (alternateurs de type "shunt"). Si tout va bien, vous devrez maintenant avoir une tension même quand vous relachez le bouton.

2.1 Le contacteur ne fonctionne pas
L'afficheur indique une tension, mais il n'y a rien en sortie. Regardez l'interrupteur général, il est parfois indiqué 230/400V. Cet interrupteur a parfois une position neutre qui coupe les utilisateurs. Regardez s'il n'y a pas un bouton-poussoir "LOAD" qui va enclencher manuellement la charge une fois que le générateur a démarré.

Un contacteur défectueux arrive assez souvent. Vous pouvez cours-circuiter le contacteur si vous ne branchez la charge que une fois que le générateur est en fonctionnement normal. Certains générateurs ne peuvent pas monter en voltage s'ils doivent alimenter une charge (générateurs de type "shunt").

Si le générateur ne produit pas de courant, il faut chercher plus loin.

2.2 Mesurer les bobinages
Il faut d'abord savoir quels bobinages a un alternateur:

  • Les bobinages de puissance fournissent le courant aux utilisateurs. Il y a normalement 3 bobinages, donc 6 connections. Le générateur utilise souvent un bornier identique à celui d'un moteur asynchrone triphasé. Du bornier, le courant est envoyé à un contacteur et puis aux prises de courant. Certains alternateurs multifonctionnels ont deux fois trois bobinages (donc 12 connecteurs), qui peuvent soit être mis en série (230V) soit en parallèle (115V).

  • L'excitation, ce sont deux fils qui vont au module électronique. Il est parfois indiqué EXC sur le module. Ce sont des cables d'un diamètre normal (4 carré au maximum). Controlez la polarité (+ et -), une mauvaise polarité peut empècher l'amorçage du générateur.

  • Alimentation du module électronique. Le module doit fournir de l'énergie au bobinage d'excitation, et donc recevoir de l'énergie de quelque part. Cette énergie peut provenir du bobinage principal, mais souvent l'alternateur a deux ou trois bobinages séparés (nous n'allons pas en détail sur cette page).

Nous allons mesurer chaque bobinage avec un ohmmètre. La résistance doit être pratiquement nulle (cours-circuit) pour les bobinages de puissance et de quelques ohm pour les autres bobinages.

2.2.1 Bobinage de puissance
Il ne faut pas déconnecter les cables des bobinages de puissance. Attention, le branchement en triangle fait que des pontages apparaissent entre les bobinages, il faut donc ouvrir le commutateur en sortie (ou retirer les fusibles). En pratique il doit y avoir une résistance très faible entre toutes connections. L'avantage d'une connection en étoile (encore une!) est qu'il est aisé de déterminer quel bobinage est interrompu.

Si le module reçoit son alimentation du bobinage principal, il peut être nécessaire de déconnecter les cables de puissance. En effet le module a une résistance de quelques dixaines ohms qui peut fausser la mesure (résistance du transfo dans le module).

Les bobinages de puissance ne posent que rarement des problèmes. C'est du cable très épais et il faut un tremblement de terre pour le rompre.

2.2.2 Bobinage d'excitation
Il faut débrancher les cables qui vont au module pour faire la mesure. J'ai déjà vu plusieurs générateurs avec bobine d'excitation coupée. Réparer un tel bobinage est un travail qui ne peut se faire que dans un atelier spécialisé.

2.2.3 Alimentation du module
Les générateurs bon marché prélèvent leur énergie des bobinages principaux. Un transfo va rabaisser la tension qui sera ensuite redressée dans le module. Ce type de régulateur est appellé shunt et ne tombe que très peu souvent en panne. J'ai eu une fois le primaire d'un transfo qui était interrompu.

Les générateurs grand-luxe ont une alimentation indépendante avec deux ou trois bobinages.

Le type PMG utilise un petit générateur indépendant (une magnéto) qui fournit une tension triphasée. Il y a trois cables qui vont de l'alternateur au module. La phase importe peu. On trouve souvent l'indication PMG sur le régulateur.

Débranchez les cables et mesurez: vous devez avoir une faible résistance entre chaque cable au générateur.

Le second type utilise un ou deux bobinages indépendants (AUX ou AREP) avec donc 4 connections. Les deux bobinages doivent avoir une faible résistance (A-B et C-D) et ne pas être interconnectés (pas de contact entre A et C et B et D). Les lettres sont des exemples, vous pouvez tout aussi bien lire UH1, UH2, VH1 et VH2 (ou encore autre chose).

Nous sommes maintenant sûrs que le cablage est en ordre. C'est une bonne chose, car rebobiner un alternateur n'est pas donné.

2.2.4 Bobinages internes
Les alternateurs industriels sont tous à deux étages: un premier petit alternateur produit le courant d'excitation de l'alternateur principal. Ces bobinages ne peuvent pas être mesurés, il faut ouvrir l'alternateur. Il y a le premier bobinage rotatif qui produit l'alternatif, ce courant est redressé et envoyé à l'inducteur principal (roue polaire).

Quand il y a une coupure de ces bobinages, il n'y a pas de tension en sortie (ou elle est très faible), alors qu'il y a une tension d'excitation (utilisez une excitation externe).

2.3 Excitation externe
Nous allons maintenant fournir une excitation externe à l'alternateur et voir s'il daigne se réveiller. Il nous faut: une alimentation stabilisée de 0-24V, 3A, du poivre, du sel et une livre de cabillaud (c'est bon pour le cerveau, le poisson). Si vous n'avez pas d'alimentation stabilisée, une batterie de 12 ou 24V peut également être utilisée, avec une ampoule de 21W comme fusible.

Nous débranchons les cables de l'excitation et y connectons notre alimentation. Nous lançons le moteur. Si tout va bien, nous devons avoir une tension en sortie qui varie avec la tension de notre alimentation. Nous stoppons le moteur.

Si nous connectons à nouveau le bobinage d'excitation au module, vous avez des chances que le générateur va démarrer et produire du courant. L'excitation externe a permi au champ permanent de se reconstituer.

Si nous avons une tension de sortie avec notre excitation externe mais rien (ou très peu) sans cette excitation externe, c'est que le module électronique est défectueux. C'est un composant assez cher, donc il vaut mieux controler deux fois qu'il reçoit bien du courant.

Si nous n'avons pas de tension (ou une tension trop faible) avec l'excitation externe, c'est que un des bobinages de l'alternateur est défectueux.

2.4 Alimentation du module
Nous controlons avec le moteur tournant que le module reçoit une alimentation (tension alternative de l'ordre de 10 à 50V) via le bobinage principal ou via un bobinage auxiliaire. S'il y a une tension alternative en entrée, mais pas de tension continue en sortie, c'est que le module est en panne. Très difficile à réparer, il s'agit souvent de modules imprégnés de résine pour éviter la corrosion. Quand au bout de moult grattages laborieux, tu arrives aux composants, tu te rends compte que ces composants ne se trouvent que sur Alibaba, à acheter par conteneur entier. /dev/null, donc. Ou essayez eBay pour le module en entier.

Je trouve les générateurs qu'il me faut sur des ventes publiques spécialisées, genre Troostwijk (aux Pays Bas). Le prix est généralement bas, même pour des gros groupes électrogènes industriels, mais la garantie ne va que jusqu'à la porte.

Ici, il faut avoir l'oeil à tout et détecter un groupe qu semble neuf mais qui n'a pas fonctionné ces dernières années (cela se remarque aux courroies). Dans ce cas, je fais appel à un mécanicien diésel qui va me mettre le moteur en ordre.

Les groupes électrogènes militaires n'ont généralement que peu tourné (et souvent à faible charge), mais certains ont été sabotés et ici il faut vraiment faire très attention car ce sont des pannes qui ne sont pas réalistes (par exemple modification du branchement de l'excitation, qui la met en cours-circuit si on tente de mettre l'alternateur en route). Tout semble normal, jusqu'à ce que l'alternateur est mis en route, ce qui produit un énorme feu d'artifice. Les booby traps, c'est la spécialité des militaires.

Un petit groupe électrogène militaire qui semble en bon état. L'alternateur a un cable avec 5 conducteurs qui va au module électronique. Le cable me semble vraiment trop propre, et puis il attire trop le regard de saboteurs éventuels. Je controle les connections à l'ohmmètre, et bingo! Le cable d'alimentation a été branché à la place du cable d'exitation. Si le groupe aurait été mis en marche, cela aurait détruit le module.


Les branchements et les réglages du
module électronique
Il est possible de remplacer un module défectueux. Si le module d'origine n'est plus disponible (ou est trop cher), il est possible d'utiliser un module généraliste, car les alternateurs se ressemblent plus qu'il n'y parait à première vue.

3. Alternateur: tension incorrecte

Quand je demande de brancher un utilisateur, il s'agit d'une charge suffisamment grande (appareil de chauffage de 2000W au moins)

3.1 Tension incorrecte Un gros groupe électrogène peut être branché de différentes manières pour pouvoir être utilisé partout. Il est fort possible que l'indicateur affiche 230V mais que tu as du 400V en sortie. L'indicateur affiche toujours la tension de phase (tension simple: entre le neutre et la phase), tandis que les utilisateurs peuvent être connectés entre deux phases (tension composée ou tension de ligne). Les connections doivent être modifiées pour que les utilisateurs soient alimentés correctement.

Les groupes électrogènes à 6 bobinages peuvent produire de drôles de tensions, comme du 110V (bobinages en parallèle au lieu d'en série). Faites-vous assister par un avocat, ou mieux encore par un électricien qualifié.

3.1 Tension non réglable
3.1.1 La tension est trop élevée et ne peut pas être modifiée. La tension chute un peu si vous osez brancher des utilisateurs.
Le régulateur est probablement en panne (cours-circuit) ou bien il ne reçoit pas de tention de référence du bobinage principal. C'est un problème qui ne peut être résolu que par un technicien, la seule chose que vous pouvez faire c'est de controler soigneusement le cablage entre le générateur et le module électronique. Si le cablage est bon remplacez le module.

Testez le potentiomètre pour régler la tension. S'il est défectueux, vous pouvez avoir une tension trop élevée (ou trop basse).

3.1.2 Tension trop basse
Si la tension est trop basse, c'est peut être parce qu'il n'y a pas d'excitation. La tension est présente grâce au magnétisme rémanent, mais s'effondre dès qu'on branche un utilisateur. Buvez un verre et relisez la partie "pas de tension".

3.1.3 La tension est en ordre mais chute dès qu'on branche un gros utilisateur.
Il est possible que le régulateur ne puisse pas fournir le courant d'excitation nécessaire (vous pouvez mesurer la tension d'excitation aux bornes du bobinage: la tension doit augmenter avec la charge). Il s'agit souvent de condensateurs électrolytiques qui sont usés.

Si la tension d'excitation augmente, c'est que le régulateur est probablement en ordre et c'est le pont de diodes tournant dans l'alternateur qui a une diode en panne. Il faut un technicien pour démonter l'alternateur pour arriver au pont de diodes (il y en a 6), mais c'est moins la galère que s'il faut rebobiner. Ca vous donne quelque chose à faire pendant les longues nuits d'hiver.

J'ai déjà eu le cas d'un groupe électrogène avec un transfo qui alimente le module défectueux (deux transfos sur deux phases). A vide, le second transfo fournissait assez de courant pour une excitation correcte, mais cela ne suffisait plus en charge.

4. Problèmes de niveau II

La tension du groupe électrogène peut légèrement diminuer quand le groupe est en charge: 5% entre marche à vide et charge maximale et 2% en charge partielle (entre 25% et 75%).

4.1 Oscillations
Si la tension augmente quand on charge l'alternateur, c'est que le groupe est surcompensé. Ce type de générateur peut avoir un fonctionnement instable (oscillations) à certaines charges (il s'agit souvent de charges complexes: gros moteurs asynchrones, appareillage électronique,...).

Ces générateurs sont réglés de telle façon pour obtenir une tension constante en fin de ligne, quelle que soit la charge. L'augmentation de la tension compense les pertes dans le cable. Ici, le long cable amortit généralement les oscillations.

Le module électronique a un réglage de gain qu'il faut diminuer pour éliminer les oscillations.

4.2 Utilisation en réseau
Oh non, nous avons affaire à un n00b qui croit qu'il sait tout (t'es un n00b si t'es tombé sur ce site, les professionnels lisent le mode d'emploi). T'es sûr que tu ne peux pas utiliser tes générateurs en îlot? Si un de tes générateurs tombe en panne, l'autre générateur va tenter de l'entrainer malgré tout et tout bouziller. T'as de la chance si la protection à retour de puissance a fonctionné, mais je suis sûr que t'auras pas de chance, car on ne trouve pas de telles protections dans la plupart des groupes électrogènes.

En théorie, les groupes électrogènes peuvent fonctionner en parallèle s'ils ont tous un réglage du statisme (droop en anglais).

Il faut que la tension diminue légèrement quand la charge augmente (générateur sous-compensé). Ainsi, chaque générateur va fournir proportionellement la même puissance réactive. Un générateur surcompensé ne peut jamais être mis en parallèle. Si vous ne connaissez pas la différence entre la puissance active et la puissance réactive, devenez plombier. On en demande beaucoup.

Les points à controler sont décrits sur la page du fonctionnement en parallèle de groupes électrogènes. La synchronisation se fait évidemment avec un synchroscope.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's