Groupes électrogènes
I- Notions générales
Le groupe électrogène est utilisé dans les centres comme source de
remplacement du réseau de distribution en cas de défaillance de ce dernier.
Il est constitué d’un alternateur entraîné par un moteur thermique : moteur diesel
pour les puissances supérieures à 25 KVA
L’alternateur délivre une tension alternative dont les caractéristiques (nombre de
phases, tension entre phases, fréquence) sont les mêmes aux tolérances prés
que celles du réseau.
II- Le moteur diesel
Le moteur Diesel était considéré, jusqu'à une époque récente, comme un moteur
bruyant, polluant et lourd, réservé en principe aux camions, camionnettes et taxis.
Mais, avec l'avènement des diesels légers, rapides et puissants et le raffinement
de leurs systèmes d'injection, la situation a changé dans les années 1980, et en
cette fin de siècle, le diesel a acquis ses lettres de noblesse. On le présente
même parfois comme le moteur du futur.
L'avantage principal du moteur Diesel par rapport au moteur à explosion est son
faible coût d'utilisation. Ce résultat est dû en partie au meilleur rendement du
diesel - résultant du fait qu'il fonctionne avec un taux de compression élevé- en
partie au prix inférieur du carburant par rapport à celui de l'essence, bien que
cette différence s'amoindrit à chaque nouvelle hausse tarifaire.
1- Le principe
Un moteur Diesel fonctionne différemment d'un moteur à essence. Même si leurs
principaux organes sont semblables et s'ils respectent le même cycle à quatre
temps, un moteur Diesel et un moteur à explosion présentent des différences
sensibles, en particulier dans la façon dont le mélange carburé y est enflammé et
dans la manière dont la puissance délivrée y est régulée. Dans un moteur à
essence, le mélange carburé est enflammé par une étincelle électrique. Dans un
moteur Diesel, l'allumage est obtenu par une auto inflammation du carburant à la
suite de l'échauffement de l'air sous l'effet de la compression.
Un rapport volumétrique normal est de l'ordre de 20 à 1 pour un moteur diesel
(alors qu'il est de 9 à 1 pour un moteur à essence). Un tel taux de compression
porte la température de l'air dans le cylindre à plus de 450 °C. Cette température
étant celle de l'auto inflammation du gazole, celui-ci s'enflamme spontanément
au contact de l'air, sans qu'il y ait besoin d'une étincelle, et, par conséquent, sans
système d'allumage. Un moteur à essence admet une masse de mélange
carburé variable d'un cycle à l'autre en fonction de l'ouverture du
papillon des gaz. Un moteur Diesel, au contraire, aspire toujours la même
masse d'air (à régime égal) par un conduit de section constante dans lequel
seule s'interpose la soupape d'admission (il n'y a ni carburateur ni papillon).
A la fin de la phase d'admission, la soupape d'admission se ferme, puis Le
piston, soumis à l'inertie de l'ensemble vilebrequin volant moteur, remonte vers
le haut du cylindre en comprimant l'air dans environ 1/20 de son volume initial.
C'est à la fin de cette phase de compression qu une certaine quantité,
précisément dosée, de carburant (gazole) est injectée dans la chambre de
combustion. En raison de la température élevée de l'air comprimé, ce carburant
s'enflamme immédiatement et les gaz chauds, en se dilatant, repoussent le
piston avec force. Quand le piston remonte dans le cylindre, lors de la phase
d'échappement, la soupape d'échappement s'ouvre pour laisser les gaz brûlés
et dilatés s'évacuer dans le système d'échappement. A la fin de la phase
d'échappement, le cylindre est prêt à admettre une nouvelle charge d'air frais
afin que le cycle complet recommence.
En récapitulation le moteur diesel est un moteur à combustion interne et quatre
temps qui utilise le fuel comme carburant
Le cycle à quatre temps qui se déroule dans chaque cylindre est rappelé ci-
après
aspiration : grâce à l’ouverture de la soupape d’admission, l’air frais canalisé par
le collecteur d’admission, est aspiré dans la chambre de combustion
(mouvement descendant du piston).
Compression : les deux soupapes (admission et échappement) étant fermées,
le piston remonte et comprime l’aire en provoquant une élévation de
température. En fin de compression, l’injecteur alimenté par une pompe à
injection, pulvérise le fuel en fines gouttelettes
Combustion détente : la température du mélange atteignant 600°c environ, le
fuel s’enflamme au contact de l’air : c’est le temps moteur. l’élévation de
pression qui en résulte, chasse le piston vers le bas.
Echappement : le piston, entraîne par le mouvement du vilebrequin, remonte et
expulse les gaz brûles dans le collecteur d’échappement grâce à l’ouverture
de la soupape d’échappement
Le mouvement rectiligne alternatif des pistons est donc transformé en un
mouvement circulaire uniforme du vilebrequin, lequel entraîne le rotor de
l’alternateur (accouplement semi élastique entre moteur et alternate
2- L 'architecture des moteurs Diesel
1-Injecteurs
2-Arbre à cames
3-SOUPAPES
4-Piston
5-Bielle
6-Vilebréquin
Les organes principaux d'un moteur Diesel sont semblables à ceux des moteurs
à essence et remplissent les mêmes fonctions. Cependant, le diesel doit
comporter des pièces plus résistantes que leurs homologues équipant les
moteurs à essence car, le taux de compression y étant nettement supérieur, les
contraintes mécaniques y sont nettement plus importantes.
Les parois d'un diesel sont en général beaucoup plus épaisses que celles d'un
moteur à essence et portent davantage de nervures et de renforts pour mieux
résister aux contraintes mécaniques et thermiques. Les pistons, les bielles, le
vilebrequin et doivent être plus résistants que les mêmes organes montés sur un
moteur à essence. La conception de la culasse doit être très différente en raison
de la présence des injecteurs de gazole et de la forme spéciale des chambres
de précombustion et de combustion.
3- L'injection
Pour qu'un moteur à combustion interne fonctionne avec régularité et ait un bon
rendement, le carburant et l'air doivent être correctement mélangés. Les
problèmes posés par le mélange air carburant sont particulièrement ardus dans
un diesel, car ces composants y sont introduits dans les cylindres à des moments
différents du cycle. Il existe deux types d'injection l'injection directe et l'injection
indirecte.
a- L'injection indirecte
Traditionnellement, c'est la solution de l'injection indirecte qui a été employée car
elle constitue le moyen le plus simple de créer une turbulence qui assure un
mélange intime de la dose de carburant avec l'air déjà fortement comprimé dans
la chambre de combustion. Aussi, dans un moteur à injection indirecte, le
carburant n'est-il pas injecté directement dans la chambre de combustion
principale; il est envoyé dans une petite chambre de turbulence en spirale
(appelée aussi chambre de précombustion) où s'amorce en réalité la combustion.
L'inconvénient de ce système réside dans le fait que la chambre de turbulence
est en fin de compte une annexe de la chambre de combustion, avec laquelle elle
constitue un ensemble de forme peu propice à l'obtention d'une combustion
réellement totale et régulière.
b- L'injection directe
Un moteur Diesel à injection directe ne possède pas de chambre de
turbulence dans laquelle le carburant soit injecté le gazole est envoyé
directement dans la chambre de combustion. Les concepteurs doivent porter
une attention particulière au dessin de la chambre de combustion aménagée
dans la tête du piston afin qu'elle engendre une turbulence suffisante.
Le Common rail
Le système d'injection haute pression Common Rail consiste à alimenter, via
une pompe haute pression pilotée électroniquement, un rail (ou rampe
commune) qui assure la fonction d'accumulateur du carburant. Ce rail est
connecté à des injecteurs qui assurent une pulvérisation très fine directement
dans la chambre de combustion grâce à une pression comprise entre 1350 et
1400 bars (contre 900 bars pour une pompe d'injection normale). Cette
pulvérisation très fine permet d'améliorer la combustion. La consommation et
les émissions polluantes sont réduites.
L'injecteur pompe
Le système des injecteurs pompes est propre à Volkswagen. Comme le Common
Rail, l'efficacité du système est basée sur la haute pression. Celle-ci est
provoquée mécaniquement sous la poussée d'une came spécifique placée sur
l'arbre à cames traditionnel. Cette came actionne à l'aide d'un poussoir un petit
piston qui augmente la pression dans l'injecteur afin de rendre plus fine la
pulvérisation.
4- Les bougies de préchauffage
Pour faciliter le départ à froid en élevant la température des parois de la chambre
de combustion et de l'air admis, les diesels sont équipés de bougies de
préchauffage. Ces organes, qui ressemblent à des bougies d'allumage mais qui
sont plus courts et plus épais, sont connectés à l'alimentation électrique du
véhicule; ils comprennent une résistance intérieure qui s'échauffe très rapidement
dès qu'elle est mise sous tension. Les bougies de préchauffage sont mises en
fonction par la clé de contact-démarrage-antivol. Sur les moteurs les plus récents,
elles sont mises automatiquement hors circuit dès que le moteur est lancé et
accéléré au-dessus de son régime de ralenti.
5-Le contrôle du régime
Un moteur Diesel n'est pas régulé comme un moteur à essence, car la masse
d'air aspirée à chaque cycle y est toujours la même quel que soit l'effort qui lui est
demandé. Le régime du
moteur est uniquement régulé par la quantité de carburant pulvérisé dans la
chambre de combustion une quantité supérieure de diesel injecté donne une
combustion plus vive et produit une force plus importante. La pédale d'accélération
est reliée au dispositif de dosage (le régulateur) du système d'injection et non pas,
comme dans un moteur à essence, à un papillon d'admission d'air. Si l'arrêt d'un
diesel s'obtient maintenant par la manoeuvre d'une clé semblable à une clé de «
contact », il s'agit de couper non pas un circuit assurant la production d'étincelles,
mais un circuit assurant l'alimentation électrique d'une électrovanne qui contrôle
l'arrivée de carburant à la pompe d'injection du système de dosage et de
distribution.
6- Le démarrage d'un moteur Diesel
Comme les moteurs à essence, les moteurs Diesel sont lancés par un moteur
électrique (démarreur) qui amorce le cycle compression inflammation. A froid,
cependant, les diesels sont difficiles à démarrer, cela pour au moins deux raisons :
d'une part, ils opposent, du fait de leur taux de compression élevé, une forte
résistance à l'entraînement; d'autre part, la seule compression de l'air froid ne
permet pas d'atteindre une température suffisamment élevée pour que le carburant
s'enflamme spontanément. Pour pallier cet inconvénient, les constructeurs ont
adopté pour leurs moteurs des bougies de préchauffage. Il s'agit de petits éléments
dans lesquels est incorporée une résistance électrique chauffante, et qui sont
alimentés par l'accumulateur du véhicule et mis sous tension
pendant quelques secondes avant le lancement du moteur par le démarreur.
Dispositif de démarrage
Le groupe électrogène d’un centre de radio ou de télédiffusion étant qu’il est une
source d’énergie de secoure, il est sollicité que quelques centaines d’heure durant
l’année, les phénomènes d’usure peuvent être négligés (longue duré de vie de
moteur) par contre la disponibilité du groupe repose essentiellement sur la fiabilité
des systèmes de démarrage.
L’exploitation normale du groupe implique un démarrage automatique. Le
démarrage sur intervention manuelle est néanmoins prévu pour pallier une
défaillance de l’automatisme et faciliter la maintenance.
a- Démarrage pneumatique :
L’air comprimé actionne un moteur, deux procédés peuvent être retenus :
L’air comprimé actionne un moteur de lancement (turbine) muni d’une roue dentée
qui s’engrène dans la couronne montée sur l’arbre moteur.
L’aire comprimée est insufflée dans les cylindres, en fin de compression, grâce à
un disque perforé tournant en synchronisme avec le vilebrequin. Cet air comprimé
injecté
par une électrovanne, met directement les pistons en mouvement. Ce type de
démarrage est généralement lorsque la puissance du groupe relativement
importante.
b- Démarrage électrique :
Le moteur de lancement (démarreur) est moteur électrique fonctionnant sous une
tension continue (12 ou 24V) prélevée aux bornes d’une batterie de démarrage
associé a un chargeur redresseur régulé en tension.
c- Démarrage par inertie :
L’énergie nécessaire au démarrage est stockée au moyen d’un volant d’inertie que
l’on entraîne manuellement et que l’on embraye sur l’arbre moteur. Ce démarrage
est utilisé pour les faibles puissances.
Remarque : quel que soit le système de démarrage employés, l’action du
démarreur cesse automatiquement lorsque le moteur atteint une vitesse
convenable 400tr/min en général.
7- Alimentation
L’alimentation en combustible est assurée au moyen d’une cuve de stockage
enterré à l’extérieur du bâtiment (respect des règles de sécurités). Une pompe à
fonctionnement automatique
effectue le remplissage d’un réservoir « journalier » placé dans le local groupe.
8- Suralimentation
La suralimentation permet d’augmenter la puissance massique d’un moteur.
Elle consiste à comprimer l’air d’admission avant de l’introduire dans les
cylindres. Cette compression s’effectue au moyen d’une turbine
(turbocompresseur) entraînée directement par les gaz d’échappement.
9- Lubrification
La lubrification du moteur (cylindres, vilebrequin, arbre à cames, etc.….)
s’effectue sous pression par l’intermédiaire d’une pompe à huile.
Pour un groupe à fonctionnement intermittent la contenance du carter d’huile
(entre les repères de niveau) est prévu au minimum pour huit heures de
marche.
10- refroidissement
Un moteur diesel dégage environ deux fois plus d’énergie sous forme calorique
que sous forme mécanique. Son refroidissement est obtenu soit par circulation
d’air (moteur à faible puissance), soit par circulation d’eau (cas général).
Dans le second cas une pompe à eau fait circuler le liquide de refroidissement
dans un circuit fermé empruntant un radiateur
ventilé, monté sur le moteur. Pour les fortes puissances, on préfère évacuer les
calories perdues à l’extérieur du local par l’intermédiaire d’un radiateur séparé du
groupe et associé à un électro-ventilateur.
11- Préchauffage du moteur
Pour faciliter le démarrage du moteur( viscosité de l’huile) et permettre une prise
en charge rapide du groupe, on maintient en permanence le bloc moteur à une
température voisine de 30°C en insérant des résistances dans le circuit d’eau et
éventuellement sous le carter d’huile. L’alimentation des résistances est prise
entre deux phases ; un thermostat coupe le circuit de chauffage lorsque la
température de consigne est atteinte.
12- Régulation de vitesse
La vitesse maximale des moteurs DIESEL atteint 2000 à 2600tr/min suivants les
modèles.
Pour un groupe électrogène, la vitesse détermine la fréquence du courant et
impose le nombre de pôles de l’alternateur. Cette vitesse fixée à 1500tr/min est
au minimum stabilisée à 4% prés, entre la marche à vide et la plein charge,
grâce à un régulateur de centrifuge à masselottes qui dose le débit de
carburant : la variation de vitesse entraîne une variation de pression du fluide
d’où un déplacement de la crémaillère de la pompe à injection.
13- Sécurités
Le démarrage automatique et la télésurveillance du fonctionnement du groupe
électrogènes exigent la présence d’organes de contrôle et de détection destinés
à provoquer l’arrêt automatique du moteur, notamment dans les cas ci-après :
- Température d’eau anormale (détection par thermostat à contacts).
- Température d’huile anormale (détection par thermostat à contacts).
- Pression d’huile trop faible (détection par manostat à contacts).
- Vitesse (ou fréquence) maximale : + 10% contrôle par tachymètre.
- Tension de sortie hors tolérances : plus ou moins 10% (réglable).
Dans tous les cas, l’arrêt du moteur est provoqué par le relâchement d’un
électro-aimant qui contrôle l’arrivée du carburant
III- Alternateur
La production d’une tension alternative sinusoïdale repose sur le principe de
base suivant :
Une spire de section S tourne à une vitesse angulaire constante w dans un champ
magnétique uniforme crée par un aimant.
Cette spire dont l’axe fait un angle Þ=wt avec le vecteur d’induction Bm, est traversé
par un flux magnétique sinusoïdal : ф=BmS coswt.
Elle donc le siége d’une force électromotrice induite :
E= - dф/dt= wBmS sinwt
On réalise ainsi un alternateur élémentaire développant une force électromotrice
sinusoïdale : e=Em sinwt de valeur maximale Em=wBmS et de fréquence
f=w/2∏=N
Si le bobinage comporte n spires, la fem induite devient : e’=nEm sinwt
Remarque : le phénomène est observé si l’aimant est entraîné à la vitesse w, à
l’intérieur d’un bobinage fixe.
1- Alternateur monophasé
Dans la version industriel d’alternateur, le champ tournant est crée par un
enroulement inducteur (électro-aimant) bobiné sur le circuit magnétique d’une roue
polaire (rotor).
L’inducteur est parcouru par un courant continu créant le flux magnétique
d’excitation
La fem induite est recueillie aux bornes des enroulements fixes du stator.
La figure ci-contre donne le principe de réalisation d’un alternateur monophasé
comportant deux pôles (nord et sud) sur le rotor.
N
S
STATOR
Induit
ROTOR
Inducteur
Fem
induite
Les bobines du stator étant disposées en série, une rotation complète de l’inducteur
engendre une période, ce qui correspond à la relation :f=N
Si le rotor comporte p paire de pôles Nord/sud alternés, il développe p période par
tour, d’ou la relation fondamentale f=pN
Cette relation fixe le nombre de pôles sur les alternateurs industriels :
petites puissances : la vitesse des moteurs à essence est stabilisés à 3000tr/mn,
p=1
cas général : la vitesse des moteurs Diesel est stabilisée à 1500tr/mn, p=2
2- Alternateur triphasé
L’alternateur triphasé comprend un rotor à quatre pôles, tel qu’il a été décrit
précédemment.
Par contre le stator comporte trois systèmes de bobines présentant un décalage de
120°.
Le couplage en étoile des enroulements de l’induit et la distribution du neutre (point
commun des enroulements) permettent de reconstituer les trois tensions simples et
les trois tensions composées du réseau de distribution 220/380v.
3- Régulation de la tension de sortie
La tension de sortie varie avec la vitesse (e= wBmS sinwt), elle décroît fortement
avec la charge de l’alternateur, (chutes ohmiques et inductives). Pour stabiliser cette
tension, on agit sur l’induction(Bm) en faisant varier le courant continu d’excitation.
- Alimentation de l’inducteur
Sur les anciens modèles d’alternateurs, une génératrice à courant continu
(dynamo) était montée sur la roue polaire. Un dispositif automatique réglait le débit
de la dynamo en fonction de la charge ou de la tension de sortie.
La complexité de la réalisation, et surtout la présence des bagues et des frotteurs
(balais) reliant les organes tournants, ont conduit à l’abandon de cette technique.
Sur les nouveaux modèles sans bagues, ni balaiss le courant d’excitation est
produit à l’intérieur même de l’alternateur.
Quel que soit le schéma de base de chaque fabriquant, une tension alternative est
induite dans les enroulements auxiliaires bobinés sur le rotor. Cette tension est
redressée par les diodes, montées sur les roues polaires. Le courant redressé
alimente directement l’inducteur principal.
- Régulation par pilotage de la tension
Les enroulements auxiliaires (1) soumis aux variations de flux de l’inducteur (7)
délivrent un courant redressé (2) à l’inducteur de l’excitatrice (4) par l’intermédiaire
d’un régulateur électronique (3).le régulateur compare une fraction de la tension de
sortie redressé (9), une seule grandeur d’influence, à une tension de référence
dont on peut modifier la valeur de consigne par le potentiomètre extérieur (10).
L’écart, amplifié, commande un transistor de puissance qui corrige le courant
d’excitation dans l’enroulement auxiliaire (4). La tension induite dans les
enroulements (5), alternateur à inducteur fixe est applique aux bornes de
l’inducteur principal (7) après redressement (voir le schéma 1 de principe d’un
alternateur piloté).
A noter que l’alternateur s’amorce automatiquement grâce a la rémanence de
circuit magnétique (carcasse massive) de l’inducteur de l’excitatrice. A chaque
arrêt du moteur, w tend vers zéro, la tension induite (é=nwBmS sinwt) tend à
diminuer, le régulateur fait croître le courant d’excitation au maximum.
On donne ici (voir schéma 2) un régulateur de tension, si la tension de sortie de
l’alternateur augmente, la tension d’erreur prise entre A et B diminue et tend à
bloquer le transistor de puissance T2, ce qui a pour effet de réduire le courant
d’excitation, donc la tension de sortie.
Le potentiomètre extérieur (10) permet de modifier la tension de consigne du
détecteur d’écart, et par la suite, la tension de sortie
Le potentiomètre « sensibilité » influe sur le gain des transistors ; il permet de
régler la précision du système et sa stabilité
-régulation par compoundage.
(voir le schéma 3 de principe d’un alternateur compound).
Ce type d’alternateur ne comporte pas de régulateur électronique par, par contre le
courant d’excitation dépend directement de la tension de sortie et du courant
délivré par le stator (compoundage). On a donc deux grandeurs d’influence.
Le courant d’excitation est obtenu au moyen de deux transformateurs à champ
tournant : TR1 et TR2. Les enroulements secondaires (4) et (5) montées en série,
alimentant l’inducteur (7) à travers le redresseur (6).
TR1 est connecté en dérivation sur les bornes de sortie, délivre un courant
d’excitation à vide. Les résistances réglables en usine (3) permettent d’ajuster la
tension à vide sur les trois phases.
TR2 monté en série avec les enroulements de l’induit, délivre une tension
complémentaire (image du courant débité) pour compenser les chutes de tension
internes.
Le principe des transformateurs tournants est le suivant : les enroulements
primaires fixes (1) et (2) engendrent un flux magnétique alternatif (f=50hz). Si les
enroulements secondaires (4) et (5) comportaient quatre pôles tournant à
1500tr/mn comme l’inducteur (7) la tension induite serait nulle (mouvement
synchrone).
Pour recueillir une tension il suffit de modifier le nombre de pôles. En réalité, le
câblage est tel que le sens de rotation des vecteurs des tensions produites par les
enroulements primaires, est inversé par rapport au mouvement de la roue polaire.
On recueille ainsi (avant redressement), un courant de pulsation (2w) dans les
enroulements du rotor ; les deux transformateurs se comportant comme des
changeurs de fréquence.
Théoriquement, le courant d’excitation délivré par TR1 , croit indéfiniment. En
pratique la tension de sortie est limitée à sa valeur nominale (380V) par l’effet de
saturation du circuit magnétique de l’inducteur. Néanmoins, si la vitesse du moteur
s’accroît , la tension de sortie augmente(e’= nwBmS sinwt) ;la précision de
régulation de ce type d’alternateur est donc directement liée au statisme du
moteur, lequel correspond à la variation de vitesse entre les régimes à vide et en
charge.
Comme dans le premier cas, ce type d’alternateur s’amorce automatiquement
grâce à la rémance du circuit magnétique de l’inducteur.
- Amélioration de la régulation
Les deux schémas de base décrits précédemment sont adaptés par les fabricants
en fonction de performances exigées par
l’acquéreur, ou des conditions d’emploi (nature de la charge d’utilisation) :
Le pilotage de la tension de sortie apporte une grande précision de régulation en
régime établi ( Un+/- 1.5 % ) mais la chute de tension instantanée provoquée par
une variation brusque de la charge (temps de réponse du régulateur et de
l’inducteur) atteint 20 à25% de Un ( duré de la perturbation : 0.2 à 1.5 secondes,
suivant la puissance de l’alternateur) ;
La régulation de compoundage améliore les performances en régime transitoire
(le transformateur d’intensité modifie instantanément le courant d’excitation) mais
la plage de régulation qui dépend des variations de vitesse peut atteindre 10% en
régime établi.
Compte tenu de chaque point faibles de chaque procédé de régulation, la
nouvelle génération d’alternateurs comprend généralement un régulateur
électronique associé à des enroulements de compoundage.
IV- Armoire de commande du groupe
L’armoire de commande du groupe sert d’interface entre l’alternateur et l’inverseur
Normal/Secoure situé dans le tableau de distribution BT.
Elle permet en outre à l’opérateur de provoquer et de surveiller le fonctionnement
du groupe et de ses accessoires.
1) Schéma de principe
Le Schéma de principe unifilaire de l’armoire de commande est donnée par la
figure 4. On notera que les circuits auxiliaires (commande, contrôle, alarme) ne
sont pas représentés.
2) Equipement
En plus de l’équipement interne : contacteur du groupe, relais auxiliaires,
sectionneurs, protections etc.…l’armoire est doté en façade des organes de
commande et des appareils de contrôle nécessaires à l’exploitation :
les commutateurs pour le choix du mode de fonctionnement (manuel –
automatique – essai - arrêt) et le choix de démarreur
les boutons poussoirs de commande MARCHE/ARRET du moteur en position
« MANUEL », pour la commande de fermeture du circuit de puissance (débit de
l’alternateur) et pour la commande d’arrét d’urgence ;
les appareils de mesure (voltmètre, ampèremètre, wattmètre, fréquencemètre) ;
les appareils indicateurs (pression d’huile, température eau, température huile) les
voyants de signalisations.
3) Mode de fonctionnement
L’inverseur normale / secoure est constitué par deux contacteurs (ou deux
disjoncteurs motorisés) verrouilles électriquement et mécaniquement car la mise
en parallèle accidentelle du GE et le réseau aurait des graves conséquences.
Un commutateur de fonctionnement à trois position permet selon le cas :
La marche automatique de l’ensemble groupe/secteur
La mise hors tension du jeu de barre
La marche forcée du groupe électrogène
Marche automatique :
La disparition de la tension secteur entraîne l’ouverture du contacteur (ou
disjoncteur motorisé) du réseau puis la fermeture du contacteur (ou disjoncteur
motorisé) du groupe. Temporisé de 2 secondes. une boucle de démarrage est
transmis au GE qui se substitue au réseau( fermeture de contacteur de protection
du groupe ) dés que la tension et la fréquence rentrent dans les limites spécifiées.
Au retour secteur l’ouverture du contacteur du groupe est temporisée de 2 min
( réglable), ce qui permet de s’affranchir des retours de tension intempestifs, puis
le
contacteur de secoure retombe et le contacteur normale se ferme au bout de 2
seconde (réglable). Par ailleurs, l’arrêt du groupe est retardés pur assurer le
refroidissement partiel du moteur.
La mise hors tension du jeu de barre
Les contacteurs normal/secoure sont ouverts, ainsi que le circuit de démarrage
automatique du GE.
La marche forcée sur le GE
La boucle de démarrage du GE est fermée même si la tension réseau est présent
le jeu de barres est alimenté par le groupe suivant le processus décrit
précédemment.
Shuntage de l’inverseur normale/secoure
Une anomalie de fonctionnement de l’inverseur peut affecter gravement
l’alimentation des équipements. Un organe rotatif à trois positions (by-pass)
permet de pallier une défaillance de l’inverseur N/S.
IV-Maintenance des groupes électrogènes
A) Utilisation des groupes électrogènes
1) démarrage en essai
-Positionner le commutateur sur « essai »
-le moteur démarre- contrôler la tension au voltmètre
-En remettant le commutateur sur « automatique », le moteur s’arrete.
2) Démarrage en manuel
-Positionner le commutateur sur « essai »
-Actionner le bouton « marche diesel »
-Quant le moteur atteint son régime de 1500tr/m, contrôler la tension au voltmètre
-Actionner le bouton marche « contacteur ou disjoncteur »
-Pour arrêter le moteur, arrêt « contacteur ou disjoncteur » puis arrêt moteur
-Repositionner le commutateur sur automatique
3) Fonctionnement en automatique
-Sur coupure de secteur, le groupe démarre automatiquement »
-Après le retour secteur, aprés une temporisation, délestage du groupe
électrogène
-Après l’inversion, et après une temporisation pour permettre le refroidissement
du moteur, le groupe s’arrête
B) Vérification
1) Périodicité
- Toutes les semaines
- Avant chaque essai
2) Moteur
- Niveau d’huile carter
- Niveau d’huile pompe injection
- Niveau d’huile régulateur
- Préchauffage
- Etat des durites- étanchéités
3) Armoire
- Charge batterie
- Positionnement des commutateurs
- Essai lampes
4) Batterie de démarrage
- Niveau et densité de l’électrolyte
-Complément éventuel à l’eau distillée
5) Circuit de refroidissement
- Contrôle de niveau
- Contrôle protection antigel
6) Air comprimé (éventuel)
- Purge des bouteilles et du compresseur
- Niveau huile carter compresseur
7) Carburant
-Contrôle de niveau réservoir journalier
C) Surveillance
Pendant la marche
- Vérification des voyants de signalisation
- vérification des appareilles de contrôle (tension-fréquence-intensité, pression et
température huile-eau-turbo-compresseur)
- Vérifier le fonctionnement du système de refroidissement
- Rechercher les fuites éventuelles sur les circuits eau-huile-carburant.
Après l’arrêt du groupe
- Si l’installation comporte un compresseur, s’assurer que les bouteilles sont bien
regonflées.
- S’assurer que le préchauffage est en fonctionnement
- S’assurer que le chargeur batterie est en fonctionnement
Effacement défaut (après dépannage éventuel)
- Positionner le commutateur sur « arrêt ».
- Appuyer sur le bouton « effacement défaut ».
-Remettre le commutateur en position « automatique »
D) Entretien
A100 heurs
- Nettoyer des filtres -échange des cartouches
- Vidange moteur- pompe à injection
Toutes les 250à 300 heures ( ou tous les ans pour un groupe de secoure )
- Vidange moteur et pompe à injection
- Nettoyer des filtres -échange des cartouches
- Graissage des articulations
- Graissage de l’alternateur
- Resserrage des colliers des durites
A 2500 heurs
- Rodage des soupapes
- Tarage des injecteurs
- Contrôle de la pompe à injection
Au moins 2 fois par ans
Contrôle des connections de l’appareillage
Serrage de la boulonnerie
Contrôle de l’isolement par rapport à la masse
Nettoyage et dépoussiérage

Présentation d'un Groupe Electrogène.ppt

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    Groupes électrogènes I- Notionsgénérales Le groupe électrogène est utilisé dans les centres comme source de remplacement du réseau de distribution en cas de défaillance de ce dernier. Il est constitué d’un alternateur entraîné par un moteur thermique : moteur diesel pour les puissances supérieures à 25 KVA L’alternateur délivre une tension alternative dont les caractéristiques (nombre de phases, tension entre phases, fréquence) sont les mêmes aux tolérances prés que celles du réseau. II- Le moteur diesel Le moteur Diesel était considéré, jusqu'à une époque récente, comme un moteur bruyant, polluant et lourd, réservé en principe aux camions, camionnettes et taxis. Mais, avec l'avènement des diesels légers, rapides et puissants et le raffinement de leurs systèmes d'injection, la situation a changé dans les années 1980, et en cette fin de siècle, le diesel a acquis ses lettres de noblesse. On le présente même parfois comme le moteur du futur.
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    L'avantage principal dumoteur Diesel par rapport au moteur à explosion est son faible coût d'utilisation. Ce résultat est dû en partie au meilleur rendement du diesel - résultant du fait qu'il fonctionne avec un taux de compression élevé- en partie au prix inférieur du carburant par rapport à celui de l'essence, bien que cette différence s'amoindrit à chaque nouvelle hausse tarifaire. 1- Le principe Un moteur Diesel fonctionne différemment d'un moteur à essence. Même si leurs principaux organes sont semblables et s'ils respectent le même cycle à quatre temps, un moteur Diesel et un moteur à explosion présentent des différences sensibles, en particulier dans la façon dont le mélange carburé y est enflammé et dans la manière dont la puissance délivrée y est régulée. Dans un moteur à essence, le mélange carburé est enflammé par une étincelle électrique. Dans un moteur Diesel, l'allumage est obtenu par une auto inflammation du carburant à la suite de l'échauffement de l'air sous l'effet de la compression. Un rapport volumétrique normal est de l'ordre de 20 à 1 pour un moteur diesel (alors qu'il est de 9 à 1 pour un moteur à essence). Un tel taux de compression porte la température de l'air dans le cylindre à plus de 450 °C. Cette température étant celle de l'auto inflammation du gazole, celui-ci s'enflamme spontanément au contact de l'air, sans qu'il y ait besoin d'une étincelle, et, par conséquent, sans système d'allumage. Un moteur à essence admet une masse de mélange carburé variable d'un cycle à l'autre en fonction de l'ouverture du
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    papillon des gaz.Un moteur Diesel, au contraire, aspire toujours la même masse d'air (à régime égal) par un conduit de section constante dans lequel seule s'interpose la soupape d'admission (il n'y a ni carburateur ni papillon). A la fin de la phase d'admission, la soupape d'admission se ferme, puis Le piston, soumis à l'inertie de l'ensemble vilebrequin volant moteur, remonte vers le haut du cylindre en comprimant l'air dans environ 1/20 de son volume initial. C'est à la fin de cette phase de compression qu une certaine quantité, précisément dosée, de carburant (gazole) est injectée dans la chambre de combustion. En raison de la température élevée de l'air comprimé, ce carburant s'enflamme immédiatement et les gaz chauds, en se dilatant, repoussent le piston avec force. Quand le piston remonte dans le cylindre, lors de la phase d'échappement, la soupape d'échappement s'ouvre pour laisser les gaz brûlés et dilatés s'évacuer dans le système d'échappement. A la fin de la phase d'échappement, le cylindre est prêt à admettre une nouvelle charge d'air frais afin que le cycle complet recommence. En récapitulation le moteur diesel est un moteur à combustion interne et quatre temps qui utilise le fuel comme carburant Le cycle à quatre temps qui se déroule dans chaque cylindre est rappelé ci- après
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    aspiration : grâceà l’ouverture de la soupape d’admission, l’air frais canalisé par le collecteur d’admission, est aspiré dans la chambre de combustion (mouvement descendant du piston). Compression : les deux soupapes (admission et échappement) étant fermées, le piston remonte et comprime l’aire en provoquant une élévation de température. En fin de compression, l’injecteur alimenté par une pompe à injection, pulvérise le fuel en fines gouttelettes Combustion détente : la température du mélange atteignant 600°c environ, le fuel s’enflamme au contact de l’air : c’est le temps moteur. l’élévation de pression qui en résulte, chasse le piston vers le bas. Echappement : le piston, entraîne par le mouvement du vilebrequin, remonte et expulse les gaz brûles dans le collecteur d’échappement grâce à l’ouverture de la soupape d’échappement Le mouvement rectiligne alternatif des pistons est donc transformé en un mouvement circulaire uniforme du vilebrequin, lequel entraîne le rotor de l’alternateur (accouplement semi élastique entre moteur et alternate
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    2- L 'architecturedes moteurs Diesel
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    1-Injecteurs 2-Arbre à cames 3-SOUPAPES 4-Piston 5-Bielle 6-Vilebréquin Lesorganes principaux d'un moteur Diesel sont semblables à ceux des moteurs à essence et remplissent les mêmes fonctions. Cependant, le diesel doit comporter des pièces plus résistantes que leurs homologues équipant les moteurs à essence car, le taux de compression y étant nettement supérieur, les contraintes mécaniques y sont nettement plus importantes. Les parois d'un diesel sont en général beaucoup plus épaisses que celles d'un moteur à essence et portent davantage de nervures et de renforts pour mieux résister aux contraintes mécaniques et thermiques. Les pistons, les bielles, le vilebrequin et doivent être plus résistants que les mêmes organes montés sur un moteur à essence. La conception de la culasse doit être très différente en raison de la présence des injecteurs de gazole et de la forme spéciale des chambres de précombustion et de combustion.
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    3- L'injection Pour qu'unmoteur à combustion interne fonctionne avec régularité et ait un bon rendement, le carburant et l'air doivent être correctement mélangés. Les problèmes posés par le mélange air carburant sont particulièrement ardus dans un diesel, car ces composants y sont introduits dans les cylindres à des moments différents du cycle. Il existe deux types d'injection l'injection directe et l'injection indirecte. a- L'injection indirecte Traditionnellement, c'est la solution de l'injection indirecte qui a été employée car elle constitue le moyen le plus simple de créer une turbulence qui assure un mélange intime de la dose de carburant avec l'air déjà fortement comprimé dans la chambre de combustion. Aussi, dans un moteur à injection indirecte, le carburant n'est-il pas injecté directement dans la chambre de combustion principale; il est envoyé dans une petite chambre de turbulence en spirale (appelée aussi chambre de précombustion) où s'amorce en réalité la combustion. L'inconvénient de ce système réside dans le fait que la chambre de turbulence est en fin de compte une annexe de la chambre de combustion, avec laquelle elle constitue un ensemble de forme peu propice à l'obtention d'une combustion réellement totale et régulière.
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    b- L'injection directe Unmoteur Diesel à injection directe ne possède pas de chambre de turbulence dans laquelle le carburant soit injecté le gazole est envoyé directement dans la chambre de combustion. Les concepteurs doivent porter une attention particulière au dessin de la chambre de combustion aménagée dans la tête du piston afin qu'elle engendre une turbulence suffisante. Le Common rail Le système d'injection haute pression Common Rail consiste à alimenter, via une pompe haute pression pilotée électroniquement, un rail (ou rampe commune) qui assure la fonction d'accumulateur du carburant. Ce rail est connecté à des injecteurs qui assurent une pulvérisation très fine directement dans la chambre de combustion grâce à une pression comprise entre 1350 et 1400 bars (contre 900 bars pour une pompe d'injection normale). Cette pulvérisation très fine permet d'améliorer la combustion. La consommation et les émissions polluantes sont réduites.
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    L'injecteur pompe Le systèmedes injecteurs pompes est propre à Volkswagen. Comme le Common Rail, l'efficacité du système est basée sur la haute pression. Celle-ci est provoquée mécaniquement sous la poussée d'une came spécifique placée sur l'arbre à cames traditionnel. Cette came actionne à l'aide d'un poussoir un petit piston qui augmente la pression dans l'injecteur afin de rendre plus fine la pulvérisation. 4- Les bougies de préchauffage Pour faciliter le départ à froid en élevant la température des parois de la chambre de combustion et de l'air admis, les diesels sont équipés de bougies de préchauffage. Ces organes, qui ressemblent à des bougies d'allumage mais qui sont plus courts et plus épais, sont connectés à l'alimentation électrique du véhicule; ils comprennent une résistance intérieure qui s'échauffe très rapidement dès qu'elle est mise sous tension. Les bougies de préchauffage sont mises en fonction par la clé de contact-démarrage-antivol. Sur les moteurs les plus récents, elles sont mises automatiquement hors circuit dès que le moteur est lancé et accéléré au-dessus de son régime de ralenti. 5-Le contrôle du régime Un moteur Diesel n'est pas régulé comme un moteur à essence, car la masse d'air aspirée à chaque cycle y est toujours la même quel que soit l'effort qui lui est demandé. Le régime du
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    moteur est uniquementrégulé par la quantité de carburant pulvérisé dans la chambre de combustion une quantité supérieure de diesel injecté donne une combustion plus vive et produit une force plus importante. La pédale d'accélération est reliée au dispositif de dosage (le régulateur) du système d'injection et non pas, comme dans un moteur à essence, à un papillon d'admission d'air. Si l'arrêt d'un diesel s'obtient maintenant par la manoeuvre d'une clé semblable à une clé de « contact », il s'agit de couper non pas un circuit assurant la production d'étincelles, mais un circuit assurant l'alimentation électrique d'une électrovanne qui contrôle l'arrivée de carburant à la pompe d'injection du système de dosage et de distribution. 6- Le démarrage d'un moteur Diesel Comme les moteurs à essence, les moteurs Diesel sont lancés par un moteur électrique (démarreur) qui amorce le cycle compression inflammation. A froid, cependant, les diesels sont difficiles à démarrer, cela pour au moins deux raisons : d'une part, ils opposent, du fait de leur taux de compression élevé, une forte résistance à l'entraînement; d'autre part, la seule compression de l'air froid ne permet pas d'atteindre une température suffisamment élevée pour que le carburant s'enflamme spontanément. Pour pallier cet inconvénient, les constructeurs ont adopté pour leurs moteurs des bougies de préchauffage. Il s'agit de petits éléments dans lesquels est incorporée une résistance électrique chauffante, et qui sont alimentés par l'accumulateur du véhicule et mis sous tension
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    pendant quelques secondesavant le lancement du moteur par le démarreur. Dispositif de démarrage Le groupe électrogène d’un centre de radio ou de télédiffusion étant qu’il est une source d’énergie de secoure, il est sollicité que quelques centaines d’heure durant l’année, les phénomènes d’usure peuvent être négligés (longue duré de vie de moteur) par contre la disponibilité du groupe repose essentiellement sur la fiabilité des systèmes de démarrage. L’exploitation normale du groupe implique un démarrage automatique. Le démarrage sur intervention manuelle est néanmoins prévu pour pallier une défaillance de l’automatisme et faciliter la maintenance. a- Démarrage pneumatique : L’air comprimé actionne un moteur, deux procédés peuvent être retenus : L’air comprimé actionne un moteur de lancement (turbine) muni d’une roue dentée qui s’engrène dans la couronne montée sur l’arbre moteur. L’aire comprimée est insufflée dans les cylindres, en fin de compression, grâce à un disque perforé tournant en synchronisme avec le vilebrequin. Cet air comprimé injecté
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    par une électrovanne,met directement les pistons en mouvement. Ce type de démarrage est généralement lorsque la puissance du groupe relativement importante. b- Démarrage électrique : Le moteur de lancement (démarreur) est moteur électrique fonctionnant sous une tension continue (12 ou 24V) prélevée aux bornes d’une batterie de démarrage associé a un chargeur redresseur régulé en tension. c- Démarrage par inertie : L’énergie nécessaire au démarrage est stockée au moyen d’un volant d’inertie que l’on entraîne manuellement et que l’on embraye sur l’arbre moteur. Ce démarrage est utilisé pour les faibles puissances. Remarque : quel que soit le système de démarrage employés, l’action du démarreur cesse automatiquement lorsque le moteur atteint une vitesse convenable 400tr/min en général. 7- Alimentation L’alimentation en combustible est assurée au moyen d’une cuve de stockage enterré à l’extérieur du bâtiment (respect des règles de sécurités). Une pompe à fonctionnement automatique
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    effectue le remplissaged’un réservoir « journalier » placé dans le local groupe. 8- Suralimentation La suralimentation permet d’augmenter la puissance massique d’un moteur. Elle consiste à comprimer l’air d’admission avant de l’introduire dans les cylindres. Cette compression s’effectue au moyen d’une turbine (turbocompresseur) entraînée directement par les gaz d’échappement. 9- Lubrification La lubrification du moteur (cylindres, vilebrequin, arbre à cames, etc.….) s’effectue sous pression par l’intermédiaire d’une pompe à huile. Pour un groupe à fonctionnement intermittent la contenance du carter d’huile (entre les repères de niveau) est prévu au minimum pour huit heures de marche. 10- refroidissement Un moteur diesel dégage environ deux fois plus d’énergie sous forme calorique que sous forme mécanique. Son refroidissement est obtenu soit par circulation d’air (moteur à faible puissance), soit par circulation d’eau (cas général). Dans le second cas une pompe à eau fait circuler le liquide de refroidissement dans un circuit fermé empruntant un radiateur
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    ventilé, monté surle moteur. Pour les fortes puissances, on préfère évacuer les calories perdues à l’extérieur du local par l’intermédiaire d’un radiateur séparé du groupe et associé à un électro-ventilateur. 11- Préchauffage du moteur Pour faciliter le démarrage du moteur( viscosité de l’huile) et permettre une prise en charge rapide du groupe, on maintient en permanence le bloc moteur à une température voisine de 30°C en insérant des résistances dans le circuit d’eau et éventuellement sous le carter d’huile. L’alimentation des résistances est prise entre deux phases ; un thermostat coupe le circuit de chauffage lorsque la température de consigne est atteinte. 12- Régulation de vitesse La vitesse maximale des moteurs DIESEL atteint 2000 à 2600tr/min suivants les modèles. Pour un groupe électrogène, la vitesse détermine la fréquence du courant et impose le nombre de pôles de l’alternateur. Cette vitesse fixée à 1500tr/min est au minimum stabilisée à 4% prés, entre la marche à vide et la plein charge, grâce à un régulateur de centrifuge à masselottes qui dose le débit de carburant : la variation de vitesse entraîne une variation de pression du fluide d’où un déplacement de la crémaillère de la pompe à injection.
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    13- Sécurités Le démarrageautomatique et la télésurveillance du fonctionnement du groupe électrogènes exigent la présence d’organes de contrôle et de détection destinés à provoquer l’arrêt automatique du moteur, notamment dans les cas ci-après : - Température d’eau anormale (détection par thermostat à contacts). - Température d’huile anormale (détection par thermostat à contacts). - Pression d’huile trop faible (détection par manostat à contacts). - Vitesse (ou fréquence) maximale : + 10% contrôle par tachymètre. - Tension de sortie hors tolérances : plus ou moins 10% (réglable). Dans tous les cas, l’arrêt du moteur est provoqué par le relâchement d’un électro-aimant qui contrôle l’arrivée du carburant III- Alternateur La production d’une tension alternative sinusoïdale repose sur le principe de base suivant :
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    Une spire desection S tourne à une vitesse angulaire constante w dans un champ magnétique uniforme crée par un aimant. Cette spire dont l’axe fait un angle Þ=wt avec le vecteur d’induction Bm, est traversé par un flux magnétique sinusoïdal : ф=BmS coswt. Elle donc le siége d’une force électromotrice induite : E= - dф/dt= wBmS sinwt On réalise ainsi un alternateur élémentaire développant une force électromotrice sinusoïdale : e=Em sinwt de valeur maximale Em=wBmS et de fréquence f=w/2∏=N Si le bobinage comporte n spires, la fem induite devient : e’=nEm sinwt Remarque : le phénomène est observé si l’aimant est entraîné à la vitesse w, à l’intérieur d’un bobinage fixe. 1- Alternateur monophasé Dans la version industriel d’alternateur, le champ tournant est crée par un enroulement inducteur (électro-aimant) bobiné sur le circuit magnétique d’une roue polaire (rotor). L’inducteur est parcouru par un courant continu créant le flux magnétique d’excitation La fem induite est recueillie aux bornes des enroulements fixes du stator. La figure ci-contre donne le principe de réalisation d’un alternateur monophasé comportant deux pôles (nord et sud) sur le rotor.
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    Les bobines dustator étant disposées en série, une rotation complète de l’inducteur engendre une période, ce qui correspond à la relation :f=N Si le rotor comporte p paire de pôles Nord/sud alternés, il développe p période par tour, d’ou la relation fondamentale f=pN Cette relation fixe le nombre de pôles sur les alternateurs industriels : petites puissances : la vitesse des moteurs à essence est stabilisés à 3000tr/mn, p=1 cas général : la vitesse des moteurs Diesel est stabilisée à 1500tr/mn, p=2 2- Alternateur triphasé L’alternateur triphasé comprend un rotor à quatre pôles, tel qu’il a été décrit précédemment. Par contre le stator comporte trois systèmes de bobines présentant un décalage de 120°. Le couplage en étoile des enroulements de l’induit et la distribution du neutre (point commun des enroulements) permettent de reconstituer les trois tensions simples et les trois tensions composées du réseau de distribution 220/380v. 3- Régulation de la tension de sortie La tension de sortie varie avec la vitesse (e= wBmS sinwt), elle décroît fortement avec la charge de l’alternateur, (chutes ohmiques et inductives). Pour stabiliser cette tension, on agit sur l’induction(Bm) en faisant varier le courant continu d’excitation.
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    - Alimentation del’inducteur Sur les anciens modèles d’alternateurs, une génératrice à courant continu (dynamo) était montée sur la roue polaire. Un dispositif automatique réglait le débit de la dynamo en fonction de la charge ou de la tension de sortie. La complexité de la réalisation, et surtout la présence des bagues et des frotteurs (balais) reliant les organes tournants, ont conduit à l’abandon de cette technique. Sur les nouveaux modèles sans bagues, ni balaiss le courant d’excitation est produit à l’intérieur même de l’alternateur. Quel que soit le schéma de base de chaque fabriquant, une tension alternative est induite dans les enroulements auxiliaires bobinés sur le rotor. Cette tension est redressée par les diodes, montées sur les roues polaires. Le courant redressé alimente directement l’inducteur principal. - Régulation par pilotage de la tension Les enroulements auxiliaires (1) soumis aux variations de flux de l’inducteur (7) délivrent un courant redressé (2) à l’inducteur de l’excitatrice (4) par l’intermédiaire d’un régulateur électronique (3).le régulateur compare une fraction de la tension de sortie redressé (9), une seule grandeur d’influence, à une tension de référence dont on peut modifier la valeur de consigne par le potentiomètre extérieur (10).
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    L’écart, amplifié, commandeun transistor de puissance qui corrige le courant d’excitation dans l’enroulement auxiliaire (4). La tension induite dans les enroulements (5), alternateur à inducteur fixe est applique aux bornes de l’inducteur principal (7) après redressement (voir le schéma 1 de principe d’un alternateur piloté). A noter que l’alternateur s’amorce automatiquement grâce a la rémanence de circuit magnétique (carcasse massive) de l’inducteur de l’excitatrice. A chaque arrêt du moteur, w tend vers zéro, la tension induite (é=nwBmS sinwt) tend à diminuer, le régulateur fait croître le courant d’excitation au maximum. On donne ici (voir schéma 2) un régulateur de tension, si la tension de sortie de l’alternateur augmente, la tension d’erreur prise entre A et B diminue et tend à bloquer le transistor de puissance T2, ce qui a pour effet de réduire le courant d’excitation, donc la tension de sortie. Le potentiomètre extérieur (10) permet de modifier la tension de consigne du détecteur d’écart, et par la suite, la tension de sortie Le potentiomètre « sensibilité » influe sur le gain des transistors ; il permet de régler la précision du système et sa stabilité
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    -régulation par compoundage. (voirle schéma 3 de principe d’un alternateur compound). Ce type d’alternateur ne comporte pas de régulateur électronique par, par contre le courant d’excitation dépend directement de la tension de sortie et du courant délivré par le stator (compoundage). On a donc deux grandeurs d’influence. Le courant d’excitation est obtenu au moyen de deux transformateurs à champ tournant : TR1 et TR2. Les enroulements secondaires (4) et (5) montées en série, alimentant l’inducteur (7) à travers le redresseur (6). TR1 est connecté en dérivation sur les bornes de sortie, délivre un courant d’excitation à vide. Les résistances réglables en usine (3) permettent d’ajuster la tension à vide sur les trois phases. TR2 monté en série avec les enroulements de l’induit, délivre une tension complémentaire (image du courant débité) pour compenser les chutes de tension internes. Le principe des transformateurs tournants est le suivant : les enroulements primaires fixes (1) et (2) engendrent un flux magnétique alternatif (f=50hz). Si les enroulements secondaires (4) et (5) comportaient quatre pôles tournant à
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    1500tr/mn comme l’inducteur(7) la tension induite serait nulle (mouvement synchrone). Pour recueillir une tension il suffit de modifier le nombre de pôles. En réalité, le câblage est tel que le sens de rotation des vecteurs des tensions produites par les enroulements primaires, est inversé par rapport au mouvement de la roue polaire. On recueille ainsi (avant redressement), un courant de pulsation (2w) dans les enroulements du rotor ; les deux transformateurs se comportant comme des changeurs de fréquence. Théoriquement, le courant d’excitation délivré par TR1 , croit indéfiniment. En pratique la tension de sortie est limitée à sa valeur nominale (380V) par l’effet de saturation du circuit magnétique de l’inducteur. Néanmoins, si la vitesse du moteur s’accroît , la tension de sortie augmente(e’= nwBmS sinwt) ;la précision de régulation de ce type d’alternateur est donc directement liée au statisme du moteur, lequel correspond à la variation de vitesse entre les régimes à vide et en charge. Comme dans le premier cas, ce type d’alternateur s’amorce automatiquement grâce à la rémance du circuit magnétique de l’inducteur. - Amélioration de la régulation Les deux schémas de base décrits précédemment sont adaptés par les fabricants en fonction de performances exigées par
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    l’acquéreur, ou desconditions d’emploi (nature de la charge d’utilisation) : Le pilotage de la tension de sortie apporte une grande précision de régulation en régime établi ( Un+/- 1.5 % ) mais la chute de tension instantanée provoquée par une variation brusque de la charge (temps de réponse du régulateur et de l’inducteur) atteint 20 à25% de Un ( duré de la perturbation : 0.2 à 1.5 secondes, suivant la puissance de l’alternateur) ; La régulation de compoundage améliore les performances en régime transitoire (le transformateur d’intensité modifie instantanément le courant d’excitation) mais la plage de régulation qui dépend des variations de vitesse peut atteindre 10% en régime établi. Compte tenu de chaque point faibles de chaque procédé de régulation, la nouvelle génération d’alternateurs comprend généralement un régulateur électronique associé à des enroulements de compoundage. IV- Armoire de commande du groupe L’armoire de commande du groupe sert d’interface entre l’alternateur et l’inverseur Normal/Secoure situé dans le tableau de distribution BT.
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    Elle permet enoutre à l’opérateur de provoquer et de surveiller le fonctionnement du groupe et de ses accessoires. 1) Schéma de principe Le Schéma de principe unifilaire de l’armoire de commande est donnée par la figure 4. On notera que les circuits auxiliaires (commande, contrôle, alarme) ne sont pas représentés. 2) Equipement En plus de l’équipement interne : contacteur du groupe, relais auxiliaires, sectionneurs, protections etc.…l’armoire est doté en façade des organes de commande et des appareils de contrôle nécessaires à l’exploitation : les commutateurs pour le choix du mode de fonctionnement (manuel – automatique – essai - arrêt) et le choix de démarreur les boutons poussoirs de commande MARCHE/ARRET du moteur en position « MANUEL », pour la commande de fermeture du circuit de puissance (débit de l’alternateur) et pour la commande d’arrét d’urgence ; les appareils de mesure (voltmètre, ampèremètre, wattmètre, fréquencemètre) ; les appareils indicateurs (pression d’huile, température eau, température huile) les voyants de signalisations.
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    3) Mode defonctionnement L’inverseur normale / secoure est constitué par deux contacteurs (ou deux disjoncteurs motorisés) verrouilles électriquement et mécaniquement car la mise en parallèle accidentelle du GE et le réseau aurait des graves conséquences. Un commutateur de fonctionnement à trois position permet selon le cas : La marche automatique de l’ensemble groupe/secteur La mise hors tension du jeu de barre La marche forcée du groupe électrogène Marche automatique : La disparition de la tension secteur entraîne l’ouverture du contacteur (ou disjoncteur motorisé) du réseau puis la fermeture du contacteur (ou disjoncteur motorisé) du groupe. Temporisé de 2 secondes. une boucle de démarrage est transmis au GE qui se substitue au réseau( fermeture de contacteur de protection du groupe ) dés que la tension et la fréquence rentrent dans les limites spécifiées. Au retour secteur l’ouverture du contacteur du groupe est temporisée de 2 min ( réglable), ce qui permet de s’affranchir des retours de tension intempestifs, puis le
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    contacteur de secoureretombe et le contacteur normale se ferme au bout de 2 seconde (réglable). Par ailleurs, l’arrêt du groupe est retardés pur assurer le refroidissement partiel du moteur. La mise hors tension du jeu de barre Les contacteurs normal/secoure sont ouverts, ainsi que le circuit de démarrage automatique du GE. La marche forcée sur le GE La boucle de démarrage du GE est fermée même si la tension réseau est présent le jeu de barres est alimenté par le groupe suivant le processus décrit précédemment. Shuntage de l’inverseur normale/secoure Une anomalie de fonctionnement de l’inverseur peut affecter gravement l’alimentation des équipements. Un organe rotatif à trois positions (by-pass) permet de pallier une défaillance de l’inverseur N/S.
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    IV-Maintenance des groupesélectrogènes A) Utilisation des groupes électrogènes 1) démarrage en essai -Positionner le commutateur sur « essai » -le moteur démarre- contrôler la tension au voltmètre -En remettant le commutateur sur « automatique », le moteur s’arrete. 2) Démarrage en manuel -Positionner le commutateur sur « essai » -Actionner le bouton « marche diesel » -Quant le moteur atteint son régime de 1500tr/m, contrôler la tension au voltmètre -Actionner le bouton marche « contacteur ou disjoncteur » -Pour arrêter le moteur, arrêt « contacteur ou disjoncteur » puis arrêt moteur -Repositionner le commutateur sur automatique 3) Fonctionnement en automatique -Sur coupure de secteur, le groupe démarre automatiquement » -Après le retour secteur, aprés une temporisation, délestage du groupe électrogène -Après l’inversion, et après une temporisation pour permettre le refroidissement du moteur, le groupe s’arrête
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    B) Vérification 1) Périodicité -Toutes les semaines - Avant chaque essai 2) Moteur - Niveau d’huile carter - Niveau d’huile pompe injection - Niveau d’huile régulateur - Préchauffage - Etat des durites- étanchéités 3) Armoire - Charge batterie - Positionnement des commutateurs - Essai lampes 4) Batterie de démarrage - Niveau et densité de l’électrolyte -Complément éventuel à l’eau distillée
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    5) Circuit derefroidissement - Contrôle de niveau - Contrôle protection antigel 6) Air comprimé (éventuel) - Purge des bouteilles et du compresseur - Niveau huile carter compresseur 7) Carburant -Contrôle de niveau réservoir journalier
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    C) Surveillance Pendant lamarche - Vérification des voyants de signalisation - vérification des appareilles de contrôle (tension-fréquence-intensité, pression et température huile-eau-turbo-compresseur) - Vérifier le fonctionnement du système de refroidissement - Rechercher les fuites éventuelles sur les circuits eau-huile-carburant. Après l’arrêt du groupe - Si l’installation comporte un compresseur, s’assurer que les bouteilles sont bien regonflées. - S’assurer que le préchauffage est en fonctionnement - S’assurer que le chargeur batterie est en fonctionnement Effacement défaut (après dépannage éventuel) - Positionner le commutateur sur « arrêt ». - Appuyer sur le bouton « effacement défaut ». -Remettre le commutateur en position « automatique »
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    D) Entretien A100 heurs -Nettoyer des filtres -échange des cartouches - Vidange moteur- pompe à injection Toutes les 250à 300 heures ( ou tous les ans pour un groupe de secoure ) - Vidange moteur et pompe à injection - Nettoyer des filtres -échange des cartouches - Graissage des articulations - Graissage de l’alternateur - Resserrage des colliers des durites A 2500 heurs - Rodage des soupapes - Tarage des injecteurs - Contrôle de la pompe à injection Au moins 2 fois par ans Contrôle des connections de l’appareillage Serrage de la boulonnerie Contrôle de l’isolement par rapport à la masse Nettoyage et dépoussiérage