Les fonctions de contrôle avec un alternateur

Du fait des caractéristiques spécifiques de l’alternateur et de sa régulation, il est nécessaire lors de la mise en œuvre de charges particulières d’assurer le contrôle des paramètres de fonctionnement du groupe.

Un alternateur a un comportement différent de celui d'un transformateur :

• la puissance active qu’il fournit est optimisée pour un cos φ = 0,8,
• en deçà de cos φ = 0,8, l’alternateur par augmentation de son excitation peut fournir une partie de la puissance réactive.

Batteries de condensateurs

Un alternateur à vide branché sur une batterie de condensateurs peut « s’auto-amorcer » et monter en surtension (voir chapitre L paragraphe 7.2). Il faut donc déconnecter la batterie de condensateurs utilisée pour la régulation du facteur de puissance. Cette opération peut être réalisée en transmettant une consigne d’arrêt au régulateur de la batterie (s’il est connecté au système qui gère les permutations de sources) ou en ouvrant le disjoncteur alimentant la batterie de condensateurs. Si des condensateurs restent nécessaires, il ne faut pas dans ce cas utiliser la régulation du relais varmétrique (mauvais réglage et trop lent).

Redémarrage et ré-accélération des moteurs

Losqu'une installation fonctionne sur groupe et comporte un certain nombre de moteurs, il est nécessaire d’étudier l’incidence du démarrage simultané de tous les moteurs sur le fonctionnement du générateur. Un alternateur peut fournir au maximum en période transitoire un courant compris entre 3 et 5 fois son courant nominal. Un moteur absorbe au démarrage environ 6 In pendant 2 à 20 s. Si la somme des puissances des moteurs (Σ P moteurs) est importante, un démarrage simultané des charges entraîne un courant d’appel trop important qui peut être néfaste : chute de tension importante, du fait de la valeur élevée des réactances transitoire et subtransitoire du groupe (20 % à 30 %) d’où des risques :

• de non démarrage des moteurs,
• d’échauffement lié à l’allongement du temps de démarrage dû à la baisse de tension,
• de déclenchement des protections thermiques.

De plus le réseau et les actionneurs sont perturbés à cause de la chute de tension.

Application

(cf. Fig. N7)

Un alternateur alimente un groupe de moteurs.

Caractéristiques de court-circuit de l’alternateur : Pn = 130 kVA à cos φ = 0,8,

In = 150 A

X″d = 20 % (par exemple), d'où Icc = 750 A.

La question : est-il possible d’alimenter plusieurs moteurs de puissance totale Σ P = 45 kW ou 20 kW ?

C’est le calcul de la chute de tension au démarrage qui permet de répondre.

le Σ P moteurs est de 45 kW (soit 45 % puissance de l’alternateur).

Σ P moteurs = 45 kW, Im = 81 A, d'où un courant de démarrage Idm = 480 A pendant 2 à 20 s.

La chute de tension sur le jeu de barres pour le démarrage simultané des moteurs se calcule à partir de l’équation :

[math]\displaystyle{ \frac {\Delta U}{U}=\left ( \frac{Id-In}{Icc-In} \right )\; en\; % }[/math]

ΔU = 55 % qui n'est pas supportable pour les moteurs (non démarrage).

le Σ moteurs est de 20 kW (20 % puissance de l’alternateur).

Σ P moteurs = 20 kW, Im = 35 A, d'où un courant de démarrage Idm = 210 A pendant 2 à 20 s.

Chute de tension sur le jeu de barres pour le démarrage simultané des moteurs :

[math]\displaystyle{ \frac {\Delta U}{U}=\left ( \frac{Id-In}{Icc-In} \right ) \; en\; % }[/math]

ΔU = 10 % qui est supportable mais important (dépendant du type de charge).

Conseils de redémarrage :

• si la Pmax du moteur le plus important [math]\displaystyle{ \gt \frac{1}{3}\mathrm {Pn} }[/math], un démarreur progressif doit impérativement être installé sur ce moteur,
• si Σ P moteurs [math]\displaystyle{ \gt \frac{1}{3}\mathrm {Pn} }[/math], le redémarrage en cascade des moteurs doit être géré par un automate,

• si Σ P moteurs [math]\displaystyle{ \lt \frac{1}{3}\mathrm {Pn} }[/math], il n’y a pas de problèmes de redémarrage.

Charges non linéaires - Exemple d’une ASI

Charges non linéaires

Il s’agit principalement :

• de circuits magnétiques saturés,
• de lampes à décharges, lampes fluorescentes,
• de convertisseurs électroniques,
• de systèmes de traitements informatiques : PC, ordinateurs, etc.

Ces récepteurs génèrent des courants harmoniques : lorsqu’ils sont alimentés par un groupe, une distorsion en tension importante peut apparaître du fait de la faible puissance de court-circuit de l’alternateur.

Alimentation Sans Interruption -ASI-

(cf. Fig. N8)

L’association ASI et groupe électrogène est la solution optimale pour assurer une alimentation de qualité à autonomie longue pour alimenter des charges sensibles.

Pour l’alternateur, l’ASI est aussi une charge non linéaire du fait de son redresseur d’entrée. A la permutation des sources, l’autonomie de l’ASI sur batterie doit permettre le démarrage et le couplage du groupe.