Alternateurs bobinés et à aimants permanents

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Ticapix

Re: choix de l'alternateur

Message par Ticapix »

Si les enroulements sont en état, je ne vois pas pourquoi, ce serait mission impossible pour lui refaire produire de l'électricité.
Juste une question, avez vous sur la plaque moteur, la tension et l'intensité d'excitation ?
En effet bien que normalement on passe par un transfo +redresseur + pont de thyristors dans le cas de bagues, comme il s'agit d'un petit alternateur, peut-être qu'il sera possible d'attaquer directement avec un AVR type AVC63 de chez basler ? A voir je ne suis pas sûr de ce que j'avance.
Pour le reste, je suis persuadé q'avec l'aide des membres du forum vous avez toutes les chances d'arriver au bout.
De toutes les façons, c'est à mon avis la meilleure façon d'apprendre et par la même en nous tenant au "courant" on en profitera tous


Bon courage et merci de nous tenir informer de la suite.

Thierry
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dB-)
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Re: choix de l'alternateur

Message par dB-) »

Bonjour,

ce n'est ni impossible, ni facile !

a) Vérification de l'isolement des bobinages: ils doivent être bien isolés entre eux, et par rapport à la carcasse du moteur.

Pour une machine tournante en 415V, l'isolement se mesure avec un contrôleur d'isolement ou Méga Ohmètre travaillant sous 500V ou 1000V, alors que les multimètres classiques travaillent sous quelques V. Un exemple d'appareil parmi d'autres est le Fluke 1507. On doit obtenir au minimum une résistance de 500 kOhm sous 500V, ou 1 MOhm sous 1000V, c'est à dire 1000 Ohm par V de test, ou encore un courant de fuite inférieur à 1 mA.

On considère pour simplifier que l'isolement est divisé par 2 chaque fois que la température augmente de 10 °C : donc si vos bobinages travaillent à 70 °C par exemple, il faudra un isolement de 1 kOhm par V à 70°C, soit 32 kOhm/V à 20 °C.

A chaque fois, laissez l'appareil de mesure en marche, et relevez la valeur après 30 secondes, puis après 1/4 d'heure : si l'isolement augmente au cours du temps, c'est bon signe. S'il reste stable ou diminue, c'est mauvais signe.

Il faut réaliser ces mesures à une température supérieure à celle du point de rosée, de façon à éviter la condensation qui perturbe les mesures : l'idéal est de réaliser ces mesures sur une machine qui a fonctionné, et que l'on vient juste d'arrêter. Pas de mesures un petit matin d'automne, sur une machine froide stockée au sol depuis des jours, avec de la brume dehors... Si besoin, vous pouvez préchauffer les bobinages en les reliant les 3 en série sur un chargeur de batterie 12V, pendant une journée.

b) Pour plus de sécurité, on peut aussi réaliser un essai progressif de claquage de diélectrique avec un diélectromètre, qui va tester sous plusieurs milliers de V, la capacité de l'isolement à résister à des pics de tension, comme il y en a lors de la commutation des contacteurs, du déclenchement d'une protection, ou d'un coup de foudre. Par exemple, vous réglez l'appareil sur 1 kV ou 2 kV (de tels pics de tension sont fréquents). Test à réaliser avec précaution, car si vous multipliez les tests à trop haute tension (10 kV par exemple), vous pouvez faire claquer l'isolant à un endroit du bobinage, et créer un point faible.

c) Bon, je chipotte, je chipotte, mais si vous vous contentez d'une simple mesure de résistance avec un multimètre classique, le risque est de passer des heures à remettre en service votre alternateur, plus une certaine somme pour l'équiper d'une régulation d'excitation, tout ça pour peut être voir l'alternateur détruit après quelques mois de fonctionnement. Un défaut d'isolement ou un claquage d'isolant dans l'alternateur risquent en effet provoquer des dégâts très importants.

Quand vous avez un claquage interne dans un moteur électrique, le courant étant amené de l'extérieur, les protections extérieures (le plus souvent des fusibles aM ou un disjoncteur courbe D) vont jouer. Avec un alternateur, c'est différent, le courant est produit en interne, et en cas de défaut interne, les protections extérieures n'interviendront pas: avec la turbine qui pousse derrière, cela se terminera probablement par un feu de bobinage et de ce qu'il y a autour. Au vu de ces risques, je préfère être trop prudent au niveau des conseils donnés sur ce forum, que trop confiant !

Donc si vous souhaitez réutiliser ce matériel, je vous conseille de réaliser ou faire réaliser un test soigné de ces isolements, et de réaliser ensuite très proprement le câblage entre l'alternateur et le disjoncteur triphasé, car toute cette partie n'est pas protégée en cas de court circuit !

d) Prévoir aussi éventuellement une vérification de l'équilibrage statique du rotor, un nettoyage complet, une vérification des paliers (l'un semble abîmé), un nettoyage ou une rectification des bagues, des charbons neufs, et des charbons d'avance.

e) Pour déterminer les caractéristiques de l'excitation, il faut trouver un moyen d'entraîner de façon stable votre alternateur à 1500 tr/mn : courroie et moteur triphasé (mais vous n'avez pas le tri), courroie et moteur thermique de bétonnière, ou alors le mettre en situation, avec la turbine, et ouvrir un peu l'admission d'eau ... Il faudra alors sans arrêt intervenir sur l'ouverture, au cours des mesures, pour maintenir la vitesse vers 1500 tr/mn.

Branchez au préalable 3 projecteurs halogènes 500W 240V sur les trois phases, chaque projecteur étant branché entre deux phases, donc en 220V.

Faites tourner, et connectez une batterie 12V aux bornes des bagues. Normalement les projecteurs vont s'allumer, et la vitesse de l'alternateur va chuter. Ouvrez l'admission un peu plus, pour ramener la vitesse à 1500 tr/mn. Mesurez la tension AC efficace (AC veut dire alternatif) sur les ampoules. La tension en sortie triphasée augmente avec la tension d'excitation. Si par exemple vous obtenez 100 Veff AC sur vos ampoules avec 12V DC d'excitation (DC veut dire continu), vous savez qu'il il faudra de l'ordre de 24V DC d'excitation pour obtenir du 220 Veff AC en sortie : vous avez déterminé en gros la tension d'excitation.

Mesurez le courant d'excitation avec de préférence une pince ampèremétrique DC. Attention, si vous débranchez l'excitation, il y aura un petit arc électrique, et la turbine va s'emballer ! Le courant d'excitation est proportionnel à la tension. Si vous avez 1 A sous 12V, vous savez qu'il faudra 2A sous 24V.

Une remarque : le sens de branchement de l'excitation DC n'est pas important. D'après votre photo DSC01058, il semble que votre alternateur a tourné avec le + de l'excitation sur le flasque coté gauche de la photo : en effet, sur ce flasque, les charbons semblent plus usés et la zone alentour plus noire que sur l'autre flasque : or les charbons du coté positif s'usent plus vite que du coté négatif.

f) Une fois les caractéristiques de l'excitation déterminées (tension et intensité), il faudra installer une régulation d'excitation, qui permet d'obtenir une tension de sortie triphasée AC à peu près constante, en dépit des variations de vitesse et de charge électrique. Vous pourrez probablement utiliser une régulation toute faite, comme indiquée fort judicieusement par Ticapix ci-dessus, qui connait mieux ce marché que moi.

Il est aussi possible de réaliser tout cela par assemblage d'éléments industriels standards peu coûteux : alimentation à découpage, convertisseur AC/DC, régulateur, et les amateurs d'électronique peuvent aussi réaliser ce genre de carte. Je diffuserai les schémas en ligne des régulations que j'ai réalisées dès que j'aurai un peu de temps.

g) Sécurité : apparemment, il manque une connexion de masse sur votre alternateur, indispensable évidemment pour le relier à la terre (avec disjoncteur magnéto thermique + différentiel 30 mA sur la sortie triphasée).

e) Une remarque enfin : le fait d'acheter un alternateur neuf ou d'occasion récent, sans bagues, et avec sa régulation électronique intégrée, vous éviterait tout ça, et ne vous laisserait à résoudre que des problèmes de mécanique, de régulation de vitesse, et de protection classique d'une installation électrique domestique, ce qui est déjà pas mal. De plus, ces matériels comportent, en plus de la stabilisation de tension de sortie, une protection contre les surcharges électriques.

f) Pour la régulation de vitesse, je pense qu'il faut la soigner, car vu le diamètre de votre alternateur et la finesse de l'arbre, je doute qu'il supporte bien les sur-vitesses !

g) actuellement, votre alternateur est branché en étoile, le neutre est sorti. Je pense d'après la photo du bornier que le câblage est le suivant (mais je peux me tromper)
Alternateur.JPG
h) le câblage de la prise triphasée 380V et de la prise monophasée 220V est à changer ! pas de protections, fils séparés, etc etc ... ;)

Voilà, désolé pour la longueur de cette réponse, une fois de plus ce n'est qu'un avis personnel sujet à erreurs.

Cordialement

dB-)
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meilavern
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Re: choix de l'alternateur

Message par meilavern »

Bonjour, et merci de vos encouragements. Mon intention est de mettre en service l'alternateur seulement sur des résistances (chauffage et éclairage) en déconnectant, au besoin, les thermostats des convecteurs. Le reste de la maison alimenté par le compteur monophasé EDF. Ceci afin de laisser de côté, pour l'heure, la question de la régulation automatique du régime de la turbine.

Le fait d'en limiter l'usage à des résistances, ne permet-il pas par ailleurs de laisser l'alternateur débiter en 120 V ? Les ampoules et convecteurs 220 V devraient le supporter. Sinon, on peut s'équiper d'appareils 110 V en provenance d'Amérique du Nord.

Concernant la tension d'excitation, la plaque moteur ne donne pas (ou plus si elle a été changée) d'indications. A ce sujet, un question pratique : les câbles provenant des charbons sont réunis à l'entrée du domino par une sorte de broche (shunt ? condensateur ?), d'où : comment ces deux câbles sont-ils reliés à la batterie ? au même pôle (+), chacun à un pôle ?
Autre question : l'alternateur peut-il tourner dans n'importe quel sens ?

Cordialement,
C. Ségalen
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dB-)
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Re: choix de l'alternateur

Message par dB-) »

Bonsoir,

c'est en effet prudent de commencer juste avec des radiateurs et des ampoules, mais pourquoi voulez-vous utiliser du 120V alors que votre alternateur peut fournir du 220 V ? Si vous utilisez un radiateur 1000W 220V en 110V, il ne fournira que le quart de sa puissance, soit 250W, et de même une ampoule à incandescence 220V rougeoiera lamentablement en 110V !

Utilisez tout simplement le 220V disponible entre phases, comme indiqué ci-dessous : de nombreux logements ou petits ateliers tournent encore en 220V entre phases en France !
Distribution 220V entre phases.JPG
Le petit composant noir (avec un trait blanc) que vous voyez sur le domino est très probablement une diode appelée diode de roue libre, et utilisée pour limiter les surtensions lors de commutations sur l'inducteur : enlevez-la pour faire vos essais à l'aide d'une batterie 12V, et même après, sauf si elle est nécessaire pour votre régulation d'excitation. Si vous tenez à la remettre, le trait clair doit être du coté positif de l'excitation.

L'excitation est alimentée en courant continu, il y aura donc un + et un - : un des câbles d'excitation va au + de la batterie , et l'autre câble va au - de la batterie. Par contre, il n'y a pas de polarité imposée, de sens de branchement à respecter. Tant qu'à simplifier, vous pouvez presque vous passer de régulation de l'excitation, et alimenter l'inducteur simplement avec une alimentation réglable à définir (exemple 0V/40V 3A, du type de celles qui sont parfois mises au rebut dans les lycées techniques) : vous n'aurez alors plus de stabilisation, c'est à dire que la tension triphasée en sortie variera plus ou moins en fonction de la vitesse de l'alternateur, et de la charge électrique connectée.

Le sens de rotation n'est pas important, vous choisissez celui qui vous arrange. Par contre, même si vous ne voulez pas réguler finement la vitesse de l'alternateur, prévoyez un dispositif pour limiter les sur-vitesses. La sur-vitesse peut endommager votre alternateur, elle va aussi créer (en l'absence de régulation d'excitation) une surtension, que vos appareils risquent de ne pas apprécier : si par exemple vous avez 250V au lieu de 220V, un radiateur de 1000W va dissiper 1000 * (250/220)^2 = 1300 W, il risque de chauffer excessivement.

Sans aller jusqu'à un montage complexe comme le suivant, vous pouvez utiliser par exemple un relais qui va surveiller la fréquence du courant, ou un capteur inductif placé près du rayon d'une poulie, qui va se déclencher quand la vitesse sera trop grande, et fermera par exemple un peu l'admission: l'imagination est au pouvoir, il y a quantité de solutions mécaniques ou électriques !
sur vitesse.JPG
Gardez S.V.P. à l'esprit la sécurité de votre installation électrique !

Cordialement

dB-)
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meilavern
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Re: choix de l'alternateur

Message par meilavern »

Merci pour ces explications et ces schémas très éclairants.

Une chose m'échappe : l'alimentation des deux jeux de charbons se fait par les broches de fixation au carter , le + d'un côté et le - de l'autre, ça ne fait pas court-circuit ?
DSC01073.JPG
Concernant le contrôle automatique de l'admission d'eau, reste à trouver un système qui s'adapte au mécanisme manuel actuel (photo). Avez-vous des suggestions ?
DSC00854.JPG
Cordialement,
CS
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Re: choix de l'alternateur

Message par dB-) »

Bonjour,

normalement, au moins un des deux axes de porte-charbons doit être sertis dans son flasque moteur avec interposition d'un manchon isolant, en bakélite ou autre : Il faut en effet un isolement quelque part entre ces deux porte-charbons.

Il y a beaucoup de possibilités de régulation de votre turbine, qui par ailleurs semble en bon état : moto-réducteur électrique sur le volant de manœuvre, ou déposer le volant et sa vis sans fin, ainsi que le secteur cranté sur la commande de vannage, et remplacer cela par un petit vérin hydraulique, avec groupe hydraulique de récupération en 12V, 24V ou 220V, et contrepoids d'une centaine de kg (ou moins, à définir selon le bras de levier), pour fermeture du vannage en cas de problème.

D'après la photo, il semblerait que votre turbine (en porte à faux le temps des travaux) soit en train de tordre son arbre ? Ou alors c'est un effet d'optique.

Meilleures salutations

d.Beaume
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Re: choix de l'alternateur

Message par meilavern »

Bonjour,

Il y a effectivement des isolants sur les axes des porte-charbons, on les découvre au nettoyage...

La turbine qui tord son arbre c'est, j'espère, l'effet d'optique : elle est dans cette position - la sortie au-dessus du vide (si c'est ce qui suscite votre remarque) - depuis 30 ans ! Conseilleriez-vous de ne pas la laisser aini 30 ans de plus, et de lui donner un appui sur les rails ou le mur ?

Voilà, avec votre aide je peux me lancer dans la partie éléctrique. Vous aurez un faire-part de ses premiers watts.

Cordialement,
CS
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Re: choix de l'alternateur

Message par dB-) »

Bonjour,

d'après votre premier message, l'installation n'a pas tourné depuis une quinzaine d'années, il semble que certains IPN soient bien attaqués par la rouille, et l'ensemble donne une impression de fragilité que je n'ai jamais eue auparavant avec des montages de turbines, qui sont d'habitude très très massifs.

Il est possible que la roue de la turbine, restée longtemps immobile, se soit oxydée de façon non symétrique. Ceci peut créer un balourd, et à la remise en marche, il y a un risque de vibrations, avec destruction progressive de l'appui ponctuel actuel.

A mon avis, cette très belle installation mériterait d'être aménagée : pourquoi pas une dalle en béton sur profilés IPN, qui permettrait de fixer solidement la turbine, d'isoler l'ensemble des éclaboussures d'eau en sortie, et serait le plancher d'un petit local technique ?

A défaut, un petit quadrillage d'IPN sous la sortie de turbine me semblerait préférable à la solution existante, et tant qu'à faire, un petit coude en chaudronnerie, placé à la sortie, évasé et aplati en sortie, permettrait de guider un peu l'eau, et probablement de gagner en silence !

En tout cas, tenez-nous S.V.P. au courant des premiers Watt produits !

Cordialement

dB-)
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Ticapix

Re: choix de l'alternateur

Message par Ticapix »

Bonjour,

Je ne sais pas si cela peut vous être utile, un collègue a utilisé ce régulateur pour son installation et semble être satisfait
cf: http://cgi.ebay.com/ws/eBayISAPI.dll?Vi ... AQ:US:1123
Il l'a payé une cinquantaine d'€

Les bornes J1 J2 détermine la fréquence si fermé = 50 hz si ouvert = 60 Hz
Entre les bornes R1R2 on peut brancher un potentiomètre de 1 Kohms 1 W pour faire varier la tension de +/- 7%

Ci joint schéma du module.

Bonne continuation
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meilavern
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Re: choix de l'alternateur

Message par meilavern »

Bonsoir,

Les poutres rouillées sont celles de la turbine précédente, à l'abandon et irréparable, que j'ai remplacée en 1980. La turbine actuelle est en appui sur la poutre de devant qui, elle, est saine. Ceci dit, un plancher et un local technique, clos, serait bienvenu, notamment pour limiter l'humidité ambiante, ce dont le précédent alternateur à beaucoup souffert (rebobiné trois fois en 10 ans !).

La photo précédente peut laisser penser que le niveau d'aval est proche de la sortie de la turbine, alors qu'il est à 2,50 m. Une nouvelle conduite de sortie, comme le montre cette photo plus récente, est en place depuis.
DSC01126.JPG
Merci pour les idées de régulateur, je les garde sous le coude.

Cordialement,
CS
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