Alternateurs - Le partenaire idéal du moteur

Les alternateurs des groupes électrogènes sont des dispositifs capables de transformer l’énergie mécanique en énergie électrique utilisable par les charges connectées au groupe, obtenant ainsi le courant nécessaire à un fonctionnement optimal.

C’est un élément clé de tout équipement et le dispositif qui complète le mieux le moteur. C’est pourquoi il est très important de disposer d’un alternateur spécifique adapté aux besoins de chaque équipement.

Tous les alternateurs ne sont pas identiques et doivent être parfaitement adaptés au générateur pour un tandem moteur-alternateur parfait.

Connexion, isolation, entretien

Parmi les caractéristiques des alternateurs, il y a plusieurs facteurs à prendre en compte :

Tensions et fréquences

La fréquence de l’alternateur dépend de la vitesse de rotation du moteur diesel et du nombre de pôles de l’alternateur. Le moteur est choisi en fonction de ces paramètres de manière que l’électricité produite soit à la fréquence habituelle du réseau dans la région. Les fréquences suivantes sont utilisées :

• 50 Hz: Courant en Europe, dans la plupart des pays africains, en Australie, en Chine et dans une partie de l’Amérique du Sud.
• 60 Hz: Typique aux Etats-Unis, au Canada, dans une partie de l’Amérique latine.

A l’intérieur de ces fréquences, il existe une gamme variée de tensions qui, en fonction de celle qui est sélectionnée, conditionnera le modèle et le type de connexion de l’alternateur, aussi bien en basse tension qu’en moyenne ou haute tension.

Tensions typiques

Les connexions triphasées habituelles pour la basse tension sont les suivantes :

• 50Hz: 400/230V 3F+N
• 60Hz:
• 480/277V 3F+N
• 440/254V 3F+N
• 380/22V 3F+N
• 220/127V 3F+N

Types de connexion

Il existe plusieurs types de connexion selon :

Nombre de phases:

• Monophasé
• Triphasé
• Monophasé divisé

Configuration de l’alternateur :

• Configurations avec neutre accessible : connexion en étoile.
• Configurations sans neutre accessible : connexion en triangle.

Nombre de fils de l’alternateur :

• 6 fils : permet les reconnexions entre étoile et triangle triphasé. Les tensions obtenues seront uniquement la tension triphasée nominale en connexion étoile ou 3 la tension triphasée nominale lors de la reconnexion en triangle.
• 12 fils : permet de réaliser des reconnexions en monophasé divisé (double delta ou monophasé zigzag), triphasé (série étoile, parallèle étoile, série delta, parallèle delta, zigzag), en étant capable d’obtenir une large gamme de tensions nominales.

D’une manière générale, le modèle le plus courant et le plus polyvalent est le modèle à 12 fils car il permet la reconnexion en étoile et en delta.

Parmi les facteurs susceptibles d’affecter l’alternateur et de nuire au fonctionnement du groupe électrogène figurent les facteurs exogènes. L’altitude, les climats extrêmes, trop arides ou trop humides, ou la corrosion marine sont ses plus grands ennemis.

Pour éviter d’endommager les alternateurs, il existe plusieurs traitements spécialement conçus pour protéger les appareils, notamment la tropicalisation et la marinisation qui, comme leur nom l’indique, sont préparées pour des climats très défavorables.

Cependant, quel que soit le système choisi, ils ont tous un objectif : protéger l’enroulement et les parties isolées contre l’humidité, l’eau, le frottement ou la friction, les températures élevées, etc.

Il existe 3 classes d’isolation d’intérêt principal pour les moteurs et les alternateurs définies dans les normes ANSI, IEEE et NEMA.

• Classe H: Température maximale admissible 180 °C
• Classe F: Température maximale admissible 155 °C
• Classe B: Température maximale admissible 130 °C

Pour les alternateurs basse tension, le niveau d’isolation le plus courant est la classe H, tandis que pour la moyenne/haute tension, les niveaux d’isolation F ou H sont habituels.

Un alternateur avec un niveau d’isolation de classe H a la même durée de vie qu’un alternateur de classe F, tant qu’ils fonctionnent à la température nominale. Si l’alternateur est utilisé avec une élévation de température de classe F (moins de puissance est demandée), la durée de vie de l’alternateur augmentera. La durée de vie d’un alternateur de classe H avec une élévation de température F sera similaire à celle d’un alternateur de classe F avec une élévation de température B.

Le niveau d’isolation le plus courant en basse tension est la classe H, tandis qu’en moyenne tension, le niveau d’isolation F est courant. Le fait de placer un alternateur avec un niveau d’isolation H réduira la taille de l’alternateur en étant capable de donner la même puissance avec une taille plus petite.

Il existe 2 pas de bobinage commun dans les alternateurs :

2/3 : Ce pas de bobinage est le pas habituel dans les alternateurs basse tension. Il réduit les harmoniques multiples de 3 qui provoquent la surchauffe du neutre. Cette harmonique apparaît surtout avec des charges monophasées, donc en utilisant un alternateur avec un pas d’enroulement de basse tension, on s’assure que la charge harmonique du neutre est réduite.

5/6 : Ce pas d’enroulement est le plus courant dans les alternateurs de moyenne ou haute tension, dans lesquels le neutre n’est généralement pas distribué. Il permet à l’alternateur d’être plus petit que l’alternateur à pas 2/3 avec la même puissance.

Il existe plusieurs types de systèmes d’excitation d’alternateur, dont les plus connus sont :

SHUNT: C’est le système le plus basique, car il prend l’alimentation de la carte de régulation de tension directement de l’enroulement principal. Il n’a pratiquement aucune capacité de court-circuit, car lorsqu’un choc est appliqué et qu’une chute de tension se produit, la tension de régulation est également réduite, de sorte que la réponse sera lente et avec de longs transitoires de tension.

Bobinage auxiliaire : Dans ce système, l’alternateur comprend un bobinage auxiliaire pour alimenter la carte de régulation de la tension. Ainsi, en cas de chocs de charge, la tension alimentant la carte de régulation ne sera pas affectée. La réponse sera plus rapide avec des valeurs de court-circuit de 3 fois le courant nominal pendant 10 secondes. Ce système de régulation est le plus courant en raison du rapport coût/performance.

PMG (Permanent Magnet Generator): Dans ce système, l’alternateur comprend un aimant permanent connecté à l’arbre mécanique comme deuxième générateur. Ce générateur alimente la carte de régulation de la tension. L’alimentation de la carte de régulation de la tension sera donc totalement indépendante de l’alternateur lui-même. La capacité de court-circuit est similaire à celle de l’option d’enroulement auxiliaire. Cette option est particulièrement adaptée lorsqu’il y a une grande composante d’harmoniques dans l’installation qui peut affecter l’alternateur.

Tous les alternateurs GENESAL ENERGY sont couplés aux moteurs et sont auto-excités, auto-régulés et sans balais. En outre, ils sont fabriqués en utilisant les meilleurs systèmes d’isolation et matériaux pour garantir leur fonctionnement optimal dans n’importe quel endroit et situation, ainsi qu’avec un enroulement auxiliaire ou PMG.