 | L'Alternateur |
Mais les principes décrits peuvent s'appliquer à tout type d'alternateur.
Bonjour à tous et toutes
Voici quelques lignes, photos et illustrations pour vous décrire comment fonctionne le système qui vous fait bénéficier de la fée électricité dans votre 205.
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Rôle de l’alternateur
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Lorsque le moteur thermique est en marche, l’alternateur couvre les besoins électriques de tous les consommateurs et réalise une charge d’appoint de la batterie (si nécessaire).
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Schéma blocs
-------------------- Le Stator (induit) est un ensemble triphasé de bobines montées en étoile, c’est lui qui produit une tension alternative lorsqu’il est soumis au champ magnétique variable produit par le rotor (inducteur) en mouvement.
Le Rotor (inducteur) est traversé par un courant continu et se comporte comme un aimant permanent. Comme le rotor repose sur des roulements et est en rotation, c’est un système de Bagues (solidaires du rotor) / Balais qui assure la continuité de l’alimentation en courant. Le rotor (6 paires d'épanouissements polaires) est la seule pièce en mouvement dans l’alternateur, par voie de conséquence les pièces d’usure sont les balais, les bagues et les roulements (dans cet ordre).
Le Bloc Redresseur contient :
- Les diodes de puissance (6)
- Les diodes d’excitation (3)
Les diodes de puissance voient passer le courant principal et pour trois de ces six diodes (anode à la masse) aussi le retour du courant d’excitation. Ces diodes (pont de Graëtz triphasé) transforment la tension alternative sinusoïdale triphasée en une tension "quasi" continue.
Les diodes d’excitation fournissent au régulateur une image de la tension produite par l’alternateur.
Le Régulateur est en charge de contrôler le courant d’excitation qui traverse le rotor pour :
- éviter que la valeur de crête de la tension redressée excède environ 14.8V,
- compenser les pertes cuivre et les pertes fer
ceci pour une gamme de vitesses de rotation du rotor qui va de 2 000tr/min à plus de 10 000tr/min.
Le régulateur porte les balais et est conçu pour des bagues d'un diamètre extérieur de 28mm.
La Capacité élimine les éventuels parasites (haute fréquence) produits par l’alternateur.
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Fonctions de l’alternateur
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L’alternateur transforme une partie de l’énergie mécanique en énergie électrique et utilise une fraction de l’énergie mécanique pour dissiper l’énergie thermique qu’il dégage (résultant du rendement, mécanique et électrique, imparfait de l’alternateur).
L’énergie mécanique est empruntée à la Poulie damper (donc au vilebrequin) et est transmisse à la Poulie de l’alternateur (donc au rotor) au moyen de la Courroie.
Note
Sur 205TD la poulie d’alternateur a un diamètre d'environ 58,5mm alors que le diamètre de la poulie damper est d'environ 138,5mm.
Donc lorsque le moteur tourne à 900tr/min, l’alternateur tourne a 900 x 138,5/58,5 ~ 2 130tr/min.
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Conversion d’énergie
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La conversion d’énergie se fait en utilisant :
- un induit (le stator) composé de trois bobines décalées de 120° dans le plan (Bobine = 0.2 Ohm).
Mesures faites sur une 205TD - Un système de redresseurs : Diodes de puissance (55A) et diodes d’excitation. - Un inducteur (le rotor) composé d’une bobine (0.45 ohm) dont le rôle est de produire un champ magnétique constant (12 excroissances polaires). Il est représenté ici sans ses roulements supérieurs.
Mesures faites sur une 205TD - Pour alimenter la bobine du rotor, un système de balais/bagues réalise les connexions électriques. - Un régulateur pour contrôler l’amplitude de la tension redressée. A noter qu’il supporte aussi les balais. - Un système de refroidissement, pour éliminer l’énergie perdue en chaleur.
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Principe
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Lorsqu’on fait varier alternativement le flux d’induction magnétique dans une spire, elle est le siège d’une force électromotrice (f-e-m) induite, alternative elle aussi.
Le flux d’induction magnétique constant est produit par la bobine du rotor, la variation du flux dans les spires du stator résulte du mouvement du rotor.
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Redressement
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La tension induite sur chaque enroulement du stator est ensuite redressée par les diodes de puissance.
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Régulation
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Un problème structurel apparait, la fréquence et la valeur de crête de la tension induite dépendent de la vitesse de variation du flux (donc de la vitesse de rotation du rotor) alors que la tension de batterie ne varie que dans une petite plage (fonction du niveau de charge).
C’est le rôle du régulateur de produire une tension de sortie ‘compatible’ avec la tension de batterie.
Pour ce faire, le régulateur alimente le rotor en courant, seulement si la tension présente sur D+ est inférieure à un seuil fixe (~14.8V).
Mesures faites sur une 205TD
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Rendement
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Le rendement de l’alternateur n’est pas parfait, une partie de l’énergie mécanique est transformée en chaleur (au niveau des roulements et du contact collecteur/bagues), une partie de l’énergie électrique est transformée en chaleur (principalement dans les diodes de puissance), une partie de l'énergie magnétique est aussi perdue dans les pièces magnétiques du stator, même si celles-ci sont feuilletées.
Cette énergie calorifique doit être évacuée, à cette fin, un ventilateur est monté en bout d’axe du rotor de l’alternateur.
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Le Régulateur
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Régulateur avec une consigne de régulation fixe de 14,8V. La régulation se fait par interruption du courant dans le retour de masse.
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Représentation fonctionnelle
-------------------------------------- Le régulateur est constitué d'un bloc comparateur de seuil (transistor et Zener/résistance) et d'un bloc commutation (transistor et diode).
A noter aussi, la diode dite de roue libre, en parallèle sur la self du rotor et dont le rôle est de protéger le transistor des surtensions produite par la self.
Dans le schéma, l’interrupteur représente le contact du Neiman et la lampe de 2(3)W est celle du tableau de bord associée au témoin de défaut de charge.
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Procédure de test du régulateur
-------------------------------------- Test du fonctionnement normal d’un régulateur
Utilisez une source de tension continue variable Vvar capable de fournir une tension entre 0V et 17V et un courant de 200mA.
1) Réglez la tension de sortie à 0V.
2) Reliez un voltmètre aux connexions des balais du régulateur
3) Reliez la source de tension borne (-) sur la connexion de masse du régulateur.
4) Reliez la source de tension borne (+) sur la connexion D+ du régulateur.
5) Augmentez lentement la tension Vvar (sans dépasser 14.8V) et vérifiez que la tension mesurée par le Voltmètre est proche de Vvar (écart de l’ordre de 0.2V).
6) Augmentez lentement la tension Vvar (sans dépasser 17V) et vérifiez que la tension mesurée par le Voltmètre est nulle pour un seuil proche de 14.8V.
7) Diminuez lentement la tension Vvar de manière à repassez sous 14.8V et vérifiez que la tension mesurée par le Voltmètre est proche de Vvar. Remarque sur l'aimantation rémanente
Un courant d’excitation (rotor) permet d’induire une tension (stator), même à bas régime moteur. Même s’il n’y a aucun courant d’excitation (fiche non reliée), l'aimantation rémanente du rotor peut, pour un régime moteur soutenu, produire une faible tension induite dont les effets vont créer un courant d’excitation qui, à son tour, induira une tension d'excitation plus importante qui renforcera le courant d'excitation...
Cet effet d’avalanche va permettre d’atteindre un fonctionnement autonome, même sans courant d’excitation initial.
Précautions à prendre pour fixer l'alternateur
Il faut diminuer la résistance des fixations.
Pour cela, il faut éliminer autant que possible l'oxydation, privilégier les vis en laiton et l'usage de la graisse cuivrée.
Ceci s'applique aux fixations inférieure et supérieure de l'alternateur sur le bloc moteur, mais aussi à la connexion reliant le bloc moteur à la borne (-) de la batterie. Alternateur et Compte-tours
Cette possibilité n'est pas utilisée sur les 205.
Comme la fréquence de la tension induite au stator est directement proportionnelle à la vitesse angulaire du vilebrequin (tr/min) il est possible d'utiliser l'alternateur pour connaître cette vitesse de rotation.
Voilà, vous avez atteint les dernières lignes...
Merci d'avoir eu la patience de lire ce cours jusqu'au bout et n'hésitez pas à me poser des questions si vous le voulez...
PLGJFL205
la par contre a 1200W les deux, je crois qu'il va fumer le coco 
