Fonctionnement Groupe Électrogène [PDF]

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PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU GROUPE ELECTROGENE Le groupe électrogène : la production de courant nomade ou en secours. Le groupe électrogène est un appareil permettant d'obtenir une source de courant mobile ou fixe en secours pouvant être employée dans toutes les activités où une alimentation électrique est nécessaire en l'absence de raccordement au secteur ou en cas de défaut d'alimentation secteur.

Le principe du groupe électrogène La production d'électricité par un groupe électrogène doit être autonome et ne nécessiter qu'un approvisionnement en carburant loin de toute source d'énergie. L'électricité est toujours produite par une génératrice : •

dynamo qui produit un courant continu,

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ou alternateur qui produit du courant alternatif. Pour produire le courant, cette génératrice doit recevoir un mouvement rotatif de son arbre d'entraînement, ce mouvement est produit par un moteur thermique essence,GPL ou diesel équipé d'une régulation mécanique modulant sa vitesse de rotation en fonction de la charge. L'accouplement entre le moteur et l'alternateur est direct sur l'axe moteur par opposition à l'alternateur d'une automobile qui est entrainé par une courroie. La régulation électronique, le redressement et l'écrêtement du courant électrique sont inclus dans un boîtier de composants du schéma électrique.

Les types de fonctionnement du groupe électrogène Toujours selon le même principe, le groupe électrogène peut avoir deux types de fonctionnement possibles selon son usage.

•

Le groupe électrogène d'appoint qui est utilisé en nomade est un groupe compact pouvant être déplacé facilement dans ses différents usages. Ce groupe électrogène est portatif : groupe électrogène camping-car, o groupe électrogène de maison à usage multiple, o groupe électrogène de chantier (mobile), Le groupe électrogène fixe installé en secours de panne secteur dans des domaines sensibles (hôpitaux, stations militaires et opérationnelles) ou en relève des centrales électriques en période de pic de consommations (groupe EJP) pour la maison ou l'industrie : o

•

groupe électrogène de maison (secours domestique), o groupe électrogène fixe industriel. Le groupe électrogène est toujours défini selon sa puissance exprimée en Watts (W), kilowatts (kW) pour la puissance active ou en kVA (kilovolt-ampère) pour la puissance apparente et sa tension de courant de sortie en Volts d'après le nombre de phases en monophasé ou triphasé. o

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La puissance active P = U × I × Cos (phi) s'exprime en kW.

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La puissance réactive Q = U × I × Sin (phi) s'exprime en Kvars.

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La puissance apparente S = U × I s'exprime en kVA. Pour convertir une puissance active en puissance apparente, il suffit donc de diviser par Cos (phi). Formule : S = P/cos (phi)

Les groupes mobiles Les groupes mobiles nécessitent d'être le plus compact possible et proposent des puissances domestiques (1 à 6 kW pour les portatifs) jusqu'à 10 kW maximum pour les déplaçables dans des tensions de courant standard 230 V monophasé et 400 V triphasé.

Les groupes fixes Les groupes fixes peuvent être imposants pour proposer des tensions élevées, des puissances beaucoup plus importantes et embarquer des systèmes plus poussés.

On appréciera notamment le réchauffage permanent du moteur pour pouvoir démarrer à pleine puissance dès la mise en route sans délai de mise en température du moteur thermique, ainsi que le démarrage automatique avec une détection de panne secteur.

Moteur groupe électrogène La production d'électricité par l'action du moteur thermique, le moteur du groupe électrogène. Le principe de production de courant par l'alternateur groupe électrogène entraîné par le moteur groupe électrogène nécessite que la régulation électronique, le redressement et l'écrêtement du courant électrique soient inclus dans le schéma électrique des composants du groupe électrogène.

Le fonctionnement du moteur du groupe électrogène Le moteur du groupe électrogène est un moteur à explosion à quatre temps (essence ou GPL) ou à combustion à quatre temps (diesel). Le moteur thermique du groupe électrogène est comparable à celui présent sur un scooter ou une automobile. Mono-cylindre à quatretemps de 50 cm3 pour les plus petits jusqu'à 20 cylindres pour 95 L de cylindrée comme sur un cargo.

Caractéristiques du moteur de groupe électrogène Les caractéristiques du moteur du groupe électrogène fixent les performances du groupe et sa capacité d'utilisation. Les caractéristiques à prendre en compte sont : •

le régime de rotation du moteur,

•

le type de refroidissement du moteur,

•

la durée d'autonomie du réservoir selon la consommation,

•

le type de démarrage du moteur.

Le régime moteur La vitesse de rotation des groupes varie en fonction du nombre de pôles de l'inducteur. Très souvent, les petits groupes sont des alternateurs 3 000 Tr/mn bipolaires, alors que les plus gros sont presque toujours des 1 500 Tr/mn en tétra polaires. Le régime de rotation moteur d'un groupe électrogène est stabilisé à 3 000 tours/minute pour les groupes portatifs et d'appoint dont la durée d'utilisation ne dépasse pas 8 heures par journée de 24 heures. Le régime de rotation moteur d'un groupe électrogène est stabilisé à 1 500 tours/minute pour les groupes fixes de secours dont la durée d'utilisation peut être 24/24 H.

Le refroidissement moteur Les moteurs de faible cylindrée sont refroidis par air, alors que les moteurs plus puissants sont refroidis par échangeur eau/air.

L'autonomie moteur L'autonomie est induite par la capacité du réservoir et la consommation du moteur. Un moteur tournant à 1 500 trs/mn consomme beaucoup moins qu'un moteur tournant à 3 000 trs/mn. Son autonomie sera encore accrue pour une même contenance de réservoir : •

de quelques heures pour les groupes portatifs,

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de 24 h au moins pour les groupes électrogènes fixes. L'autonomie d'un groupe électrogène doit être définie pour 70% de sa puissance totale environ, jamais à 100%.

Le démarrage du moteur Selon la cylindrée du moteur et le type d'utilisation du groupe électrogène, le démarrage se fera par lanceur groupe électrogène

pour les petites et moyennes cylindrées, avec un démarrage électrique éventuellement en option pour certains groupes. Dès que la cylindrée augmente, le groupe électrogène démarrage électrique est requis, car trop puissant pour être démarré au lanceur. Le groupe électrogène démarrage automatique peut être une option ou une obligation sur les groupes électrogènes destinés à être utilisés en secours.

Le bruit du moteur Un moteur thermique est toujours bruyant. Certains groupes électrogènes possèdent de série ou en option un encapsulage destiné à réduire le bruit, on parle dans ce cas de groupe électrogène insonorisé.

Le choix de l'énergie du moteur du groupe électrogène Le moteur du groupe électrogène doit correspondre à plusieurs critères en fonction de l'utilisation du groupe électrogène. Selon ces critères, le moteur du groupe électrogène sera choisi en fonction de l'énergie nécessaire à son fonctionnement : •

groupe électrogène diesel : puissant et fiable, mais lourd et encombrant,

•

groupe électrogène essence : léger et performant, mais à consommation élevée

•

groupe électrogène gaz : puissant et silencieux, mais nécessite un approvisionnement GPL.

TYPE DE GROUPE ÉLECTROGÈNE

USAGE DU GROUPE ÉLECTROGÈNE

GROUPE ÉLECTROGÈNE PORTATIF

Groupe électrogène campingcar/bateau

Légèreté Compacité

Groupe électrogène de maison à usages multiples

Maniabilité Facilité

CRITÈRES

ÉNERGIE APPROPRIÉE

Essence Essence

d'usage et d'entretien Groupe électrogène de chantier (mobile) Groupe autonome de soudage GROUPE ÉLECTROGÈNE DÉPLAÇABLE

GROUPE ÉLECTROGÈNE FIXE

Endurance Maniabilité Puissance Endurance Insonorisatio

Groupe électrogène de chantier

Essence

Diesel

n Insonorisatio Groupe électrogène de maison n (secours domestique) Entretien réduit Groupe électrogène fixe industriel

Puissance Fiabilité

GPL

Diesel

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Alternateur groupe électrogène La génératrice ou l'alternateur, la transformation du mouvement moteur en courant électrique. Le principe de production de courant par l'alternateur groupe électrogène entrainé par le moteur groupe électrogène nécessite que la régulation électronique, le redressement et l'écrêtement du courant électrique soient inclus dans le schéma électrique des composants du groupe électrogène.

Principe de l'alternateur L'alternateur transforme le mouvement rotatif d'un arbre en un courant électrique. Pour cela, l'alternateur est composé d'un rotor équipé d'électroaimants tournant à l'intérieur d'un stator composé d'une bobine de fil de cuivre. Les champs magnétiques successifs créés

par la rotation des aimants génèrent un courant électrique induit qui est ensuite distribué vers la sortie du groupe électrogène après avoir été traité par les composants électroniques. C'est l'alternateur qui définit que le groupe électrogène est monophasé en 220 V ou s'il délivre du 380 V pour le groupe électrogène triphasé. La vitesse de rotation des groupes varie en fonction du nombre de pôles de l'alternateur. Très souvent, les petits groupes sont des alternateurs 3 000 Tr/mn bipolaires, alors que les plus gros sont presque toujours des 1 500 Tr/mn en tétra polaires. La vitesse de rotation du moteur est donc déterminée par le type d'alternateur.

La puissance de l'alternateur La rotation des électroaimants de l'alternateur créé une résistivité élevée proportionnelle à la la quantité de courant demandée. Le moteur est donc plus sollicité dès que la quantité de courant demandée augmente. La puissance dépend donc de la puissance de l'alternateur et de la puissance du moteur. Le dimensionnement du moteur étant toujours calculé en proportion de la puissance de l'alternateur, c'est la puissance de l'alternateur qui définit la puissance groupe électrogène. Exprimée en kW (kilowatt) ou en kVA (kilovoltampère).

L'alternateur et la dynamo L'alternateur produit un courant alternatif alors que la dynamo produit un courant continu, toutefois, même sur les groupes à courant continu en 12 V (le plus souvent pour le groupe électrogène camping-car), c'est un alternateur qui fournit le courant alternatif qui est ensuite transformé en courant continu.

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