Alternateurs bobinés et à aimants permanents

[KW12]

RE,
oublié de dire.
Certains alternateurs asynchrones (avec rotor bobiné et excitatrice incorporé) dont le mien ont la tension de sortie qui varie en fonction de la vitesse.
Il y a une simple régulation non électronique incorporé, ces alternateurs sont très fiable, 25 ans qu'il tourne sans problèmes
ci ce n'est changer de roulements de temps en temps.
Un regret je n'arrive pas à trouver le même pour rechange en cas de tuile.

Bonne journée.

KW12.

[dB-)]

Bonjour,

on trouve des transformateurs d'impulsion par exemple chez Conrad

L'utilisation d'un transformateur d'impulsion est une très ancienne méthode de commande des triacs, aujourd'hui on utilise plutôt une commande par optocoupleur de type opto-triac, voir par exemple ce "chenillard" que j'avais réalisé pour un ami musicien il y a 20 ans déjà !

On peut aussi employer aujourd'hui des composants de puissance avec isolation galvanique incorporée, par exemple des modules IGBT.

Bonne journée

dB-)

[turbot]

Bonjour,

@ DB, j'ai réalisé une installation complète pour un client. Il alimente sa propriété avec une installation hydro de 20kW. En cas de défauts ou débit d'eau insuffisant, le basculement sur le réseau est automatique. J'ai repris le principe de fonctionnement des platines leroy somer mais en le modernisant avec automate, écran tactile, relais statiques, gestion à distance par internet (Ok, On est dans le luxe mais c'est un plaisir de faire de la surveillance, du réglage et de la maintenance à distance)
Le système fonctionne très bien depuis 1 an.
J'avais étudié la mise en place d'un gradateur triphasé pour la régulation de vitesse mais cela m'a paru risqué en raison des harmoniques générées par un tel système notamment sur l'alimentation d'une habitation avec tout ce que cela comporte, appareils électroniques, ... plus ou moins sensibles.

Selon votre expérience, la mise en place d'un simple filtre anti-harmoniques vous paraît-elle suffisante ? Avez vous pu le constater concrètement ?

Pour ceux qui sont intéressés, je voulais ajouter qu'en auto-consommation, l'automatisme c'est bien mais il ne faut pas négliger la partie purement électrique d'un point de vue de la sécurité. Une installation autonome peut se révéler plus dangereuse qu'une installation raccordée au réseau. Il y a d'abord le régime de neutre et les protections différentielles adéquates à mettre en place. Par ailleurs, lors de certains court-circuits sur l'installation et dans la maison, les disjoncteurs classiques courbe C peuvent se révéler inefficaces en raison de la faible puissance de court-circuit d'un alternateur comparativement au réseau électrique. Ils convient donc d'étudier tout cela avec attention pour prévenir les risques d'incendie.

Cordialement

Turbot

[KW12]

Bonjour à tous,

Ok Db-) merci encore pour tout ces renseignements.
Dans mon usine à gaz je gère mon gradateur triphasé en élaborant les références de phase par 3 opto-coupleur.
Des circuits LM2201 génèrent les impulsions provenant des 3 générateurs de rampe synchronisés par ces 3 opto-coupleurs.

turbot, tout à fait d'accord avec vous concernant la complexité et les sécurité pour les productions autonomes.

Bonne journée.

KW12.

[dB-)]

Bonsoir,

@turbot, j'ai réalisé plusieurs petites installations non connectées au réseau, avec différents systèmes :

- des petites Turgo de 500 W à 2 kW, avec PMG et régulateur (de type gradateur à triac) et ballast monophasé : ça tourne assez bien pour alimenter de l'éclairage ou des petits appareils, il ne faut pas de grosse charge, les parasites ne sont pas gênants sur la plupart des appareils mais ça ne convient pas pour démarrer un moteur.

- mêmes petites turbines Turgo de 1 à 3 kW, avec cette fois un moteur asynchrone triphasé et montage condensateurs C-2C puis le même régulateur (gradateur) ballast monophasé : là le rendement est un peu moins bon, le moteur chauffe un peu, mais ça tourne, avec les mêmes limitations que ci-dessus

- une turbine Francis d'environ 30 kW avec génératrice asynchrone excitée par divers bancs de condensateurs commutables et calmée par divers bancs de résistances commutés par un ancien régulateur Leroy Somer, plus réglage du vannage de turbine manuel. Tout était grillé quand je suis intervenu, et j'ai remplacé la platine LS par un automate, mais je dois dire que l'accouchement a été long et douloureux ! Puis ça a bien fonctionné, mais après 2 ans la génératrice d'origine (plus de 40 ans) a rendu l'âme, probablement suite aux nombreuses surtensions du système (condensateurs) lors des essais, emballements, ouvertures de disjoncteurs, etc ... Le système a été simplifié par un PMG (plus de condensateurs) et un gradateur, les parasites sont présents mais peu gênants car l'installation n'alimente qu'une chaudière électrique indépendante du reste de l'installation.

- une autre turbine Francis d'environ 30 kW aussi, la régulation principale se fait essentiellement par impulsions sur le vannage et le détail par délestage de charges. Le système est très compliqué, suite à des contraintes d'origine : inverseurs de source par ci par là, il fallait garder d'anciens montages pour limiter le prix, etc ... ça tourne depuis des années, la tension est constante, mais la fréquence varie en gros entre 45 et 55 Hz, ce qui me gêne moi mais pas du tout le client... Pas de gradateur, pas de parasites (sauf ceux générés par les plaques à induction de la cuisinière).

- une troisième Francis d'environ 30 kW aussi, commande de vannage HS, la régulation d'origine comportait un système semblable aux platines LS avec quantité d'étages, la vitesse était stable (?) à l'origine, avec un énorme alternateur et un gros volant d'inertie, puis suite au changement d'alternateur impossible de stabiliser. Utilisation uniquement pour des radiateurs, j'ai proposé un gradateur triphasé, ça stabilise, mais comme il faut maintenant alimenter en plus des petits appareils, j'ai ajouté un filtre triphasé, voir photos ci-dessus. Mesures des harmoniques d'ici quelques semaines !

Donc hors réseau, je pense que l'idéal, au delà d'une dizaine de kW, est :

- une gestion lente (sur plusieurs minutes) du vannage de la turbine
- plus une gestion "rapide" de gradins de ballast (donc pas d'harmoniques, et sur quelques secondes)
- par exemple pondérée avec 1 kW + 2 kW + 4 kW + 8 kW ce qui donne 0 à 15 kW en 16 étages par pas de 1 kW avec 4 sorties d'automates
- et des contacteurs statiques commutés au zéro de tension (pour des charges résistives)
- si besoin, stabiliser la vitesse avec un petit gradateur de 500 W commandé en fréquence, et avec filtre, l'ensemble génère peu de parasites
- la gestion des charges est aussi à prendre en compte, par exemple en utilisant des délesteurs ...

Il y a des cas simples, par exemple une turbine de 30 kW avec une multitude de charges de 100 à 2000 W : le foisonnement et le coté aléatoire de la consommation facilitent la régulation, par contre une turbine de 20 kW alimentant une chaudière de 5 + 10 kW plus des appareils sensibles sera plus difficile à gérer ...

Tout à fait d'accord concernant le régime de neutre et les protections différentielles, à étudier, par contre je n'ai jamais remarqué que les disjoncteurs C posent un problème, mais pourquoi pas ?

Bonne soirée

dB-)

[Herv12]

Bonjour Turbot,
pour reboondir sur ce que dit Didier, la régulation par découpage de phase associée à des gradin reste a mon avis la solution la plus fiable maldgés les distorsions pour avoir un pilotage trés fin. Le découpage de phase se fait sur le gradin le plus bas, plus un second identique, 2x 4x 8x... Du coup les distorsions sont limitées et si c'est bien fait, le jus peut être d'une qualitée suffisante pour être utilisé en domestique. La mise en place de condensateurs (5µF par exemple) sur l'alim du gradateur limitera l'ampleur des harmoniques les plus hautes.

Par contre pour ceux qui ont peu d'eau, il est interessant d'utiliser la chaudière electrique (avec cuve de stockage genre 1000l) en tant que ballast primaire afin de garder tout la puissance produite. L'ennui c'est que c'est compliqué de fonctionner en gradins dans ce cas, car il faut pouvoir loger toutes les puissances de résistance dans la cuve, et le dispositif d'evacuation du surplus necessite d'autres resistances de ballast...

Si vous etes un peu electronicien, et que vous souhaitez réduire les harmoniques d'une seule grosse résistance (par phase), vous pouvez hacher à haute frequence (20 à 50Khz) à l'aide d'un IGBT. Il faut prévoir une diode de roue libre car les résistances sont toujours un peu inductives et un condensateur polypropylene à fort courant en sortie du pont de diodes (5µF / KW) pour encaisser la HF afin qu'elle ne se propage pas, complétée par un filtre secteur en amont si on veut pouvoir écouter la radio et regarder la TV
C'est plus compliqué que le gradateur (et plus fragile) mais donne un facteur de puissance proche de 1 et trés peu d'harmoniques de 0 à 100%. C'est en plus rapide à piloter (pas de phenomene d'amorcage ça réponds instantanement au signal de commande, a la hausse comme a la baisse). Si ça vous interesse je vous ferais un schéma. Avec un PID bien calé, on doit être proche de la qualité réseau sous réserve qu'il n'y ait pas des charges lourdes a lancer.


Pour les trés petites puissances en site isolé (genre 0.1 - <5KW), je pense qu'il est preferable d'utiliser une config avec des batteries. (PMG - Regulateur de charge - batteries - onduleur sinus). Cette config donnera un jus de trés bonne qualité, avec des capacitées à dépasser ponctuellement la puissance de la géné, même en période de basses eaux. ça se marrie a une chaudière si la puissance est suffisante. On peut ajouter quelques panneaux PV pour les periodes sans eau et meme une élienne si on a la chance (rare) d'être sur un site exploitable...

[turbot]

Bonjour,

Merci à DB et Herv12 pour leurs précisions.

En effet, si on a plusieurs gradins, on peut évidemment faire le découpage sur le gradin le plus faible, les autres gradins étant connectés en tout ou rien en fonction de la charge demandée. Ceci réduit fortement le taux d'harmoniques générées. C'est peut-être la solution la plus intéressante (compromis qualité du courant, robustesse)

Néanmoins, pour moi, l'idéal et l'intérêt du gradateur de puissance serait de simplifier la configuration de la charge (ballast) avec une seule charge résistive triphasé (genre chaudière, chauffage électrique ou Ballon d'Eau Chaude) alimentée de façon équilibrée. Une configuration facile à mettre en oeuvre dans les petits moulins. Essayer d'obtenir une électricité produite d'une qualité suffisante pour être utilisée en domestique. (Je rêve d'une ...)

Concernant le schéma à IGBT, je l'ai mis en place sur une petite éolienne, et ça fonctionne bien. Avec ce schéma, dans mon cas, je ne cherche pas à réguler la vitesse mais à suivre une courbe de charge en fonction de la vitesse de vent. Ca doit réagir très vite car les accélérations sont foudroyantes.

Concevoir son propre système à IGBT, bien que ce soit faisable, je pense que ça ne va trop dans le sens d'une solution facile à mettre en oeuvre. Il faut peut-être mieux privilégier l'assemblage de matériels éprouvés existants. Il y a également production d'harmoniques.

Est-ce que certains ont expérimenté les variateurs de vitesse de moteur ou quelque chose de semblable ?

Cordialement

Turbot

[Erwan]

Un schéma trouvé dans un livre sur les énergies renouvelables en bricolage assez documenté quoiqu'un peu vieux… apparemment il a l’avantage de réguler les phases une à une… apparemment il ne régule pas la vitesse

régulation.png

http://www.ecohabitar.org/producto/ener ... -practica/
ENERGIA RENOVABLE PRACTICA
ISBN 9788476813751
Je l'ai en PDF pour les hispanophones

[Herv12]

Bonjour,
Oui si vous êtes en tri, ça peut être interessant de faire du phase par phase. Moi actuellement j'utilise 3 cartes electroniques equipées d'une paire de triacs que j'ai reprogrammé pour faire régulateur avec 2 gradins sur chacunes. Mais dans mon cas, le ballast régule la tension et je controle la frequence via l'exitation de l'alternateur. Ce qui fait que le ballast réequilibre "mécaniquement" les tensions.

Mais le shéma usuel est plutot l'inverse: on régule la frequence avec le ballast et la tension est régulée via l'AVR de l'alternateur. Dans ce cas, il faut ajouter dans le soft de l'automate un système qui va modifier la répartition de 3 sorties de commandes ballast séparées (une par phase) pour rééquilibrer aussi les tensions.

Il doit y avoir pas mal de mise au point avant que l'ensemble fonctionne bien!!!

Par contre votre schéma est du type "lite", c'est pas vraiment un controle de l'angle, plutot un fonctionnement en tout ou rien, pas terrible, celui proposé par DB un peu plus haut dans le fil est bien mieux (plus compliqué, certes, mais semble plus précis).

[dB-)]

Bonjour,

@turbot

Est-ce que certains ont expérimenté les variateurs de vitesse de moteur ou quelque chose de semblable ?

Oui tout à fait, avec différents matériels régénératifs allant de 1 à 200 kW, je mentionne un exemple de 35 kW dans ce sujet, et j'ai actuellement un variateur de 50 kW et un autre de 110 kW en projet.

@Erwan : merci pour le schéma ! Ça me rappelle les gradateurs pour jeux de lumière que je réalisais il y a 45 ans (purée, ça passe vite ! )

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1971 L électronique à votre service p 318.jpg

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Bonne soirée

dB-)