Régulateur de Tirrill

Régulateur de Tirrill

• le circuit bleu qui apporte la tension de sortie au régulateur (alternatif).

• le circuit orange qui mesure la tension d'excitation de l'alternateur (continu)

• Le circuit violet qui modifie l'excitation de la dynamo en cours-circuitant ou non une résistance série.

Le régulateur se compose de deux électro-aimants, le premier (Sp1) reçoit la tension d'excitation de l'alternateur et le second (Sp2) reçoit la tension de secteur ramenée à une valeur correcte via un transfo.

L'électro aimant du secteur (Sp2) fait

L'électro-aimant de l'excitation réagit rapidement car la petite bobine d'excitation de la dynamo a une faible self induction. La tension fournie par la dynamo varie donc plus rapidement. L'armature de cet électro aimant est légère et réagit directement aux variations de la tension.

La régulation est en tout-ou-rien avec l'ouverture du contact qui limite le courant d'excitation de la dynamo. Si le régulateur n'avait que l'électro aimant Sp2 la régulation serait très mauvaise, car elle ne réagirait que quand une erreur importante est présente.

L'ouverture et la ferméture du contact fait varier la tension générée par la dynamo suffisamment pour ouvrir et fermer rapidement le contact pour permettre une bonne régulation. Les contacts s'ouvrent et se ferment jusqu'à 10 fois par seconde. A cause de la forte self induction de la roue polaire de l'alternateur son courant ne change pratiquement pas, alors que sa tension varie beaucoup plus.

La régulation se fait par la modification du rapport cyclique. Le système fonctionne bien, car il est basé sur le fait que la tension d'excitation varie beaucoup plus rapidement que la tension en sortie de l'alternateur.

L'amortisseur de l'électro aimant de la tension de secteur est rempli avec une huile avec une viscosité bien déterminée (on ne jette vraiment rien à mon boulot). Le résultat est que le régulateur réagit plus lentement aux variations de tension en sortie. Cet amortisseur est nécessaire pour assurer la stabilité de l'ensemble.

Ce système de base a comme inconvénient qu'il réagit assez mal aux variations de charge qui produisent une variation de la tension de l'alternateur. Une version améliorée utilise un transformateur d'intensité en plus du transformateur de tension pour accélérer la correction avant que le changement de la charge n'influence la tension.

Le circuit suivant utilise un relais supplémentaire. Ce relais ne sert qu'à protéger le faible contact du régulateur mais n'a pas de fonction de régulation propre. Le relais a un condensateur aux bornes du contact pour éviter la destruction des contacts. Ce système permet d'obtenir une régulation à 1% près.

Ce régulateur était également utilisé pour la production industrielle d'électricité et alors on utilise un magnastat (amplificateur magnétique statique) ou amplidyne (amplificateur magnétique rotatif).

Tant que la tension est trop basse, le contact est ouvert. Le relais reçoit une tension et ferme le contact, ce qui cours circuite le rhéostat et augmente le courant d'excitation. Le contact principal se ferme une fois que la tension de secteur atteint la consigne. Le relais reçoit maintenant une seconde tension en antiphase et le contact du relais s'ouvre. Le rhéostat est à nouveau en service et réduit l'excitation, ce qui réduit la tension, et ainsi de suite.

Il semblerait que ce système est encore utilisé en Afrique et en Inde, car j'ai retrouvé deux vidéos sur Youtube où le système est expliqué en nglais très approximatif.

Le régulateur de Tirrill était principalement utilisé dans les groupes électrogènes en fonctionnement fixe.

L'électro-aimant qui reçoit la tension de secteur se déplace comme un indicateur analogique. Quand la tension de secteur est trop basse, il est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre (l'électro-aimant tire l'armature vers le haut).

L'électro-aimant qui reçoit la tension d'excitation oscille, tout comme la tension qu'il mesure. A cause de la self induction de la bobine d'excitation de la dynamo, le courant varie moins rapidement. Le courant moyen dépend de la tension du générateur (tension de réseau).

La dynamo produit une tension qui est à l'image du courant d'excitation. La courbe "exciter voltage" est le courant d'excitation de la dynamo, mais également la tension que produit la dynamo, et donc la tension d'excitation de l'alternateur.

La bobine d'excitation de l'alternateur (roue polaire) a une self-induction encore plus élevée, et son courant ne varie pratiquement pas (moins de 1%). La tension produite par l'alternateur ne varie donc pratiquement pas, bien que la tension d'excitation varie autour d'une valeur moyenne.

Un régulateur mécanique comparable est le régulateur de Brown Boveri: le principe de fonctionnement est le même, mais la réalisation pratique est complètement différente.