ÉLECTRICITÉ. Les démarreurs. Les alternateurs et le circuit de charge

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1 Les démarreurs Les alternateurs et le circuit de charge

2 LES DÉMARREURS Description du dispositif de démarrage. Le démarrage des moteurs à combustion est assuré essentiellement par des moteurs électriques. La batterie alimente directement le relais du démarreur à la borne 30. Le conducteur, à l'aide de la clé de contact actionne l'interrupteur d'allumage/démarrage. Interrupteur d'allumage/démarrage Relais pompe à essence Relais de démarreur Couronne de démarrage - + Pignon lanceur ÉLÉMENTS COMPOSANTS LE CIRCUIT DE DÉMARRAGE L'interrupteur permet de commander le relais du démarreur, le relais laisse passer le courant vers le moteur électrique, il permet l'engrènement du pignon lanceur dans la couronne de démarrage. Le couple fourni par le démarreur est transmis à la couronne fixée sur le vilebrequin. Conditions de démarrage. Les moteurs à combustion ne peuvent pas se mettre en marche par leur propre énergie comme c'est le cas pour les moteurs électriques (ou les machines à vapeur), ils ont besoin d'un dispositif indépendant, le démarreur. Les résistances dues à la compression, au frottement des pistons et des paliers doivent être vaincues. Ces résistances dépendent du type de construction du moteur (cycles Otto ou diesel), du nombre de cylindres, du lubrifiant et de la température du moteur. Pour former le mélange air/carburant ou pour atteindre la température d'auto-allumage du diesel, le démarreur doit entraîner le moteur a une fréquence de rotation minimum d'environ 80 tr/min pour le moteur à essence et d'environ 120 tr/min pour le diesel. Lors de la phase initiale du démarrage, la fréquence de rotation du démarreur est nulle; l'intensité du courant qui circule dans le démarreur est très élevée produisant un moment de rotation important au pignon de lancement. Cette forte consommation de courant produit une chute de la tension de la batterie limitant la tension fournie au démarreur. Cette situation s'amplifie lorsque la température ambiante est basse, car les résistances de frottement sont plus importantes, la viscosité de l'huile augmente et la puissance que peut fournir la batterie diminue. La température la plus basse permettant sans difficulté le lancement d'un moteur à essence se situe entre -18 C et -25 C, elle est un peu inférieure pour un moteur diesel. 2

3 Principe du moteur électrique. Le passage du courant électrique dans un conducteur crée un champ magnétique autour de celui-ci. Les moteurs électriques utilisent le champ magnétique créé par le passage du courant: sens du champ magnétique N sens du courant S + - Un conducteur traversé par un courant électrique reçoit une force mécanique lorsqu'il est plongé dans un champ magnétique externe (champ inducteur). En effet, le champ magnétique engendré par le passage du courant provoque une distorsion des lignes de force et provoque l'apparition d'une force mécanique "F". C'est le phénomène qui est utilisé dans les moteurs électriques. F N S N F Si ce conducteur forme une boucle, un couple de force entraînera la rotation de la boucle et de son support (induit) F S Rappel La FCEM, force contre électromotrice, est une tension induite dans le rotor du moteur et qui s'oppose à la tension d'alimentation. C'est cette FCEM qui explique la diminution du courant absorbé lorsque la fréquence de rotation augmente. 3

4 Le courant est amené à l'induit au moyen de balais en carbone frottant sur les lames du collecteur qui assure ainsi la permutation du sens du courant. En réalité, un moteur électrique se compose de plusieurs boucles permettant une rotation sans à- coup de l'induit. Le démarreur possède environ vingt enroulements disposés sur la circonférence, chaque extrémité de l'enroulement étant reliée à une lamelle de cuivre isolée des autres. L'ensemble des lamelles forme le collecteur-commutateur. Elles sont alimentées par les balais. Sur le schéma ci-dessous, trois boucles (enroulements) sont représentées, chaque extrémité des boucles est séparée par une partie isolante. - + Lamelle du collecteur N S Isolation Le champ inducteur peut être produit par: Des aimants permanents, des électro-aimants branchés en parallèle avec l'induit. Des électro-aimants branchés en série avec l'induit. Souvent l'aimant permanent est remplacé par des masses polaires et plusieurs enroulements d'excitation, ce sont des électroaimants. Avec ce système il est plus facile d'obtenir un moteur de couple élevé. Dans l'exemple ci-dessous les enroulements d'excitation sont reliés en série avec l'induit. Enroulement d'excitation Enroulement d'induit Enroulement d'excitation N S + - 4

5 Type de moteur à excitation. Moteur série. Lorsque l'induit est bloqué l'intensité et le couple sont maximum, au fur et à mesure de l'augmentation de la fréquence de rotation, la FCEM (force contre électromotrice) provoque une diminution de l'intensité donc du couple. Lorsque le couple se rapproche de zéro, la fréquence de rotation augmente jusqu'à la destruction de l'induit. M Caractéristiques Conditions / Emplois 5

6 Moteur à aimants permanents. Les moteurs à excitation par aimants permanents sont de construction plus simple et de plus faibles dimensions. Le champ magnétique est créé par des aimants permanents (inducteurs) remplaçant les électroaimants, l'excitation pour chaque étape de fonctionnement est donc toujours la même. Il n'y a pratiquement pas de variation de la fréquence de rotation car elle est déterminée par la puissance du champ magnétique et l'intensité traversant l'induit. Dès l'amorce de démarrage du moteur, le couple diminue et l'induit a tendance à accélérer, comme le champ magnétique est stable, la FCEM augmente si bien que la fréquence de rotation se stabilise. L'intensité augmente avec le moment résistant. M Caractéristiques Conditions / Emplois 6

7 Moteur parallèle ou à excitation "shunt". Les caractéristiques sont pratiquement identiques à celle du moteur avec aimant permanent. Plus le moment résistant est important plus l'intensité [I] est élevée, elle diminue proportionnellement à la diminution du moment résistant. La fréquence de rotation est stable car le champ magnétique est constant, lorsque la fréquence de rotation [n] a tendance à s'élever, la FCEM augmente permettant le freinage de l'induit. - M + Caractéristiques Conditions / Emplois 7

8 Moteur à excitation «compound». Les démarreurs puissants sont équipés d'un moteur à excitation «compound» comportant un enroulement en parallèle (dérivation) et un enroulement en série qui sont commutés en deux temps. Il faut limiter le couple lors de la phase préliminaire, l'engrènement. La limitation du courant d'induit se fait en reliant l'enroulement de dérivation en série avec l'induit, il fait office de résistance additionnelle limitant le courant dans le moteur, donc le couple du moteur. Lors de la phase principale la totalité de l'intensité traverse le moteur, l'enroulement de dérivation est relié en parallèle et l'enroulement série couplé en série avec l'induit. - M M + + Caractéristiques Conditions / Emplois 8

9 Le démarreur à commande positive (voiture de tourisme). Vue d'ensemble. Le démarreur à commande positive est constitué de 3 parties distinctes Le moteur électrique. Les... produisent le champ magnétique, lorsqu'ils sont alimentés par le relais, nécessaire à la rotation de l'induit. Les... permettent le passage du courant entre les enroulements d'excitation et le collecteur de l'induit.... est l'élément tournant du démarreur. Il se compose de l'axe d'entraînement, d'un noyau en lamelles d'acier doux, d'enroulements et du collecteur qui assure la permutation du sens du courant dans l'induit. La rotation de l'induit est provoquée par l'interaction entre les champs magnétiques créés par les enroulements d'induit et ceux d'excitation. 9

10 2. Le relais électromagnétique. Il remplit deux fonctions : Le lanceur Le relais se compose de deux enroulements (attraction et maintien), le noyau plongeur se déplace à l'intérieur des enroulements. Le mouvement du noyau permet le déplacement axial du pignon et son engrènement correcte, ensuite l'application du pont de connexion contre les contacts de courant principal. Les ressorts de rappel assurent l'ouverture des contacts et le retour du noyau dans sa position de repos. Le lanceur se compose essentiellement du pignon d'engrènement, de la roue libre et de la fourchette d'engrènement (commande positive) qui transmet le mouvement axial du relais électromagnétique. Pour vaincre la résistance mécanique élevée au lancement du moteur à combustion, le rapport de transmission entre les dents du pignon et celles de la couronne est compris entre 10 et 15:1 (par exemple: 9 dents au pignon pour 110 dents à la couronne). L'entrée de la denture du pignon est fraisée pour faciliter l'engagement du pignon. L'arbre de l'induit entraîne le lanceur par l'intermédiaire de cannelures hélicoïdales qui provoquent la rotation du pignon lors de son engagement. La... permet l'entraînement par le pignon de la couronne au démarrage; elle empêche lorsque le moteur a démarré que entraîne... du démarreur à une fréquence de rotation trop élevée, ce qui le détruirais. Exemple : le rapport [i] est de 15:1, la fréquence de rotation du moteur [n1] après le démarrage est de 800 tr/min. La fréquence de rotation [n2] de l'induit sera : Le immobilise,... du lanceur sur un disque fixe, l'induit. Cela permet d'effectuer un deuxième essai de démarrage immédiatement. 10

11 Principe de fonctionnement. Au repos. Enroulement d'attraction Enroulement de maintien Interrupteur de démarrage Le commutateur d'allumage/démarrage (clé de contact) ne laisse pas passer le courant vers le relais de commande du démarreur. Inducteur Levier de commande Roue libre Au lancement du démarreur. Le commutateur d'allumage/démarrage alimente la borne 50 du démarreur. Les enroulements sont alimentés par la batterie permettant le déplacement du noyau et l'engrènement du pignon dans la couronne. Pignon lanceur Induit LE PIGNON SE PRÉSENTE DEVANT UN ENTRE-DENT. Le bobinage d'attraction est relié... sur les inducteurs et l'induit, le faible courant traversant le moteur électrique permet une légère rotation de l'induit qui favorise l'engagement des dents du pignon lanceur dans celles de la couronne. Dés l'engrènement complet, du relais laisse passer le courant de la batterie vers les inducteurs et l'induit. Simultanément la tension aux deux extrémités de l'enroulement Cannelures hélicoïdales d'attraction s'égalise, L... garde le pignon engrené dans la couronne et le pont de contact fermé. LE MOTEUR EST LANCÉ Désengrènement. Dés que la vitesse du pignon lanceur dépasse la vitesse à vide du moteur du démarreur, après la mise en route du moteur à combustion, la roue libre désolidarise le pignon de l'induit. L'induit est ainsi protégé contre les surrégimes. Ce n'est qu'après la mise hors service du commutateur de démarrage que le ressort du relais repousse la fourchette et le lanceur en position de repos. La batterie ne peut plus alimenter le moteur électrique à travers le pont de commutation, l'induit s'arrête. 11

12 Les démarreurs à réducteur ÉLECTRICITÉ Les démarreurs à réducteur ressemblent par leur construction et leur fonctionnement aux démarreurs à commande positive. Ce qui distingue cette nouvelle génération de démarreurs est le dispositif de réduction, à cascade de pignon ou à train planétaire (train épicycloïdal), se trouvant entre l'induit et le pignon lanceur. Grâce à leur fréquence de rotation plus élevée, pour une puissance de démarrage identique, ces démarreurs ont un poids total jusqu'à 40 % inférieur au démarreur conventionnel. De plus, les démarreurs à réducteur sont nettement moins encombrants. Le réducteur à cascade de pignon. Le moteur électrique de petite dimension est de type série, il ne peut fournir un couple très important sans un système de démultiplication. L'induit est placé au-dessus du pignon lanceur, il est relié à celui-ci grâce à un pignon intermédiaire. La roue libre du pignon lanceur possède sur sa circonférence une denture lui permettant d'être entraînée par le pignon intermédiaire. Le couple fournit par l'induit est multiplié par le rapport du réducteur. Exemple de rapport de réducteur : i = n 2 n 1 = = 2, 53: 1 le réducteur à train planétaire. Le moteur électrique est du type à aimant permanent (en Ticonal). Cette construction permet de réaliser un démarreur de petites dimensions et très léger. Comme le champ magnétique d'excitation est réalisé par les aimants, l'intensité absorbée au démarrage se trouve diminuée; ce qui permet de diminuer les dimensions de l'alternateur et de la batterie. L'induit entraîne le pignon planétaire du train épicycloïdal. La démultiplication de la fréquence de rotation de l'induit réalisée grâce au train planétaire permet de multiplier le couple fourni par le moteur électrique. Le porte-satellites est mis en rotation par le pignon planétaire, il entraîne la roue libre et le pignon lanceur. La couronne, en polyamide, est fixe sur le carter du démarreur. Le relais solénoïde agit directement sur le pignon lanceur, il possède un enroulement d'attraction et un de maintien. Il travaille de la même manière que le démarreur à commande positive conventionnel. Pignon lanceur Couronne Induit Pignon intermédiaire Pignon menant n1, 17 dents Induit Roue libre Planétaire Portesatellites Pignon lanceur Pignon mené de la roue libre n2, 43 dents Relais électromagnétique Le relais électromagnétique est placé sur le démarreur. Il possède un enroulement d'attraction et un enroulement de maintien et provoque l'engrènement du pignon lanceur grâce au levier de commande. Dés l'engrènement complet, le pont de contact du relais laisse passer le courant de la batterie vers l'induit. 12

13 Les démarreurs pour moteurs diesel. (Véhicules lourds, machines de chantier et machines agricoles). Ces démarreurs de puissance moyenne sont destinés à la mise en marche des moteurs diesel d'assez grosse cylindrée. Les deux types les plus courant sont les démarreurs à induit coulissant (Bosch type KG) ou les démarreurs à pignon coulissant (Bosch types KB et TB). En général ils fonctionnent avec une tension de 24 V. Le démarreur à pignon coulissant. L'induit ne coulisse pas longitudinalement, il forme un seul élément avec le carter extérieur de l'embrayage multidisques. Le carter d'embrayage est guidé par un roulement à rouleaux et l'induit par un palier lisse. Les disques de l'embrayage entraînent le pignon lanceur. L'embrayage multidisques limite le couple maximal et travaille en roue libre lorsque le moteur à combustion a démarré. L'arbre est creux pour loger une tige qui permet lorsque le contacteur à solénoïde est en service. Le solénoïde possède deux bobinages. Le bobinage... est alimenté par du démarreur tandis que celui... reçoit le courant par le... Pour protéger les dents du pignon et de la couronne l'engrènement du pignon lanceur se fait en deux temps; à cet effet, le démarreur est muni... et d'un... qui empêche le passage du courant vers... tant que l'engrènement entre les éléments n'est pas complet. 13

14 L'embrayage multidisques permet de. (protection contre les surcharges mécanique ) et agit comme... lorsque le moteur tourne plus vite que le démarreur. Le flasque extérieure, solidaire de l'induit, transmet la force au disques externes. Les disques intérieures sont reliés à un écrou de pression qui peut se visser ou se dévisser sur le pas hélicoïdal de l'axe du pignon lanceur. Lorsque l'induit tourne et que le pignon offre une résistance, l'écrou de pression et augmente la pression entre les disques externes et internes; la force est entièrement transmise. Si la force transmise est trop élevée, l'écrou se visse un peu plus et déforme des rondelles ressort. La déformation des rondelles entre les disques, il y a glissement et limitation de la force transmise. Lors du démarrage du moteur, le volant moteur entraîne rapidement le pignon lanceur, ce qui. de pression et libère les disques d'embrayage. L'induit ne subit pas d'augmentation de fréquence de rotation qui pourrait le détruire, l'em-brayage multi-disques agit comme une roue libre. Disques internes Disques externes Ecrou de pression Flasque d'entraînement Pas hélicoïdal Rondelles ressorts Induit Schéma de principe. 14

15 Fonctionnement Premier temps de commande. L'interrupteur de démarrage est fermé alimentant... du démarreur; l'enroulement de... (H) du solénoïde est relié en parallèle, le relais de commande déplace les trois contacts dans la position N 1. Le premier contact laisse passer le courant H E M vers le... (E) du solénoïde qui va chercher sa masse à travers L'attraction du noyau provoque le déplacement de la tige d'engrènement qui fait avancer... vers la couronne. + - L'inducteur auxiliaire reçoit du courant du deuxième contact et va lui aussi chercher sa masse à travers...; il favorise l'engrènement du pignon dans la couronne en provoquant une de l'induit (l'intensité qui traverse le bobinage E se rajoute à celle de inducteur pour renforcer la rotation de l'induit). Deuxième temps de commande. En avançant avec le noyau, le soulève le... qui autorise ainsi le déplacement des con- tacts en... H E M Le troisième pont de contact met en fonction... permettant au démarreur de fournir son couple maximum L'inducteur auxiliaire est maintenant branché... par rapport à l'induit, il évite... du démarreur tout en renforçant le champ magnétique lorsque le moteur électrique doit vaincre un moment résistant important. L'enroulement... (E) est mis..., seul le bobinage de maintien conserve le pignon engrené

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17 Recherche des pannes. ÉLECTRICITÉ Contrôle sur le véhicule. - Le voltmètre [V1] mesure... - Le voltmètre [V2] mesure Le voltmètre [V3] mesure... Borne 50 Interrupteur de démarrage V3 V1 V2 + - Borne 30 Mesure de la tension aux bornes de la batterie. Lorsque l'interrupteur de démarrage est fermé, la tension ne doit pas être inférieure à... (installation 24 volts, au minimum...). Si la tension est inférieure vérifier l'état des bornes, recharger ou si nécessaire remplacer la batterie. Mesure de la chute de tension dans la ligne d'alimentation. À l'aide de [V1] mesurer la tension aux bornes de la batterie lorsque l'interrupteur de démarrage est fermé, puis la tension [V2] entre la borne 30 et la masse du démarreur. La différence entre les valeurs ne doit pas être supérieure à... de la tension aux bornes de la batterie. Si la chute de tension est trop importante, contrôler l'état des bornes de la batterie et le câble d'alimentation du démarreur; vérifier aussi la masse du démarreur. Mesure de la tension entre la borne 50 et la masse du démarreur. Interrupteur de démarrage fermé, le voltmètre [V3] doit indiquer une tension pratiquement identique à celle de la batterie. Si le voltmètre indique une tension trop faible ou pas de tension, vérifier: - Le fusible d'alimentation de l'interrupteur d'allumage - démarrage. - La tension à la borne 50 de l'interrupteur d'allumage - démarrage, tension trop faible ou nulle nécessite le remplacement de l'interrupteur. - Le câble reliant l'interrupteur au démarreur. Si tous les contrôles effectués sont corrects, la dépose du démarreur est nécessaire. 17

18 Contrôle lorsque le démarreur est déposé. Avant d'entreprendre le démontage du démarreur il est avantageux de connaître l'origine du défaut. Vérification du relais. 1. Essai du bobinage d'attraction Borne C Débrancher de la borne [C] le fil qui alimente les inducteurs. Relier avec un fil le + de la batterie à la borne... du relais, un fil de masse à la carcasse du démarreur et l'autre à la borne [...]. Le pignon doit être poussé vers l'extérieur. S il ne se déplace pas, l'enroulement d'attraction est défectueux, le noyau du relais ou le pignon peut aussi être grippé. + - Borne Essai du bobinage de maintien. Borne 50 Borne C Essai N 1 correcte, débrancher le fil de... Le pignon doit rester à l'extérieur. Si le pignon revient en position de repos, l'enroulement de maintien est défectueux ou le relais a une mauvaise masse sur le démarreur. + - Essai de fonctionnement à vide. Cet essai permet d'avoir une idée assez précise sur le bon fonctionnement du démarreur même en ne disposant pas d'un banc d'essai. Il est toutefois important de posséder un ampèremètre permettant de mesurer une intensité importante (au minimum 100 [A]) et des câbles de raccordement de section suffisante (genre câbles de pontage). - Fixer le démarreur à l'étau sans trop le serrer. - Brancher l'ampèremètre en série entre la borne + et la borne 30 du démarreur, relier le câble de masse. Alimenter la borne Le démarreur doit tourner régulièrement et le pignon lanceur doit être repoussé vers l'extérieur. - Vérifier l'intensité mesurée par l'ampèremètre, environ 50 [A] à 11 [V] (selon le type de démarreur). - Débrancher la borne 50, le pignon doit revenir en position repos et l'induit doit s'arrêter immédiatement (frein d'induit en bon état). 18

19 Questionnaire de révision. ÉLECTRICITÉ 1. Quels efforts le démarreur doit-il vaincre? Compression, frottement et inertie des pièces mobiles. 2. Quels sont les facteurs qui influencent les efforts à vaincre au démarrage? Température du moteur, nombre de cylindres, rapport volumétrique (type moteur), cylindrée du moteur. 3. Le démarreur doit entraîner le moteur diesel à un régime plus élevé que le moteur à essence. Pour quelles raisons? Pour atteindre une température de l air suffisante pour permettre l autoinflammation du mélange 4. Sur quel principe repose le fonctionnement du moteur électrique? Interaction entre un champ magnétique fixe (inducteur) et un champ magnétique variable (induit). 5. À quel moment l'intensité absorbée par le démarreur est-elle maximum? Au moment où le pignon est arrêté dans la couronne de démarrage Pourquoi? Il n y a pas encore de FCEM, l intensité est limitée uniquement par la très faible résistance des bobinages 6. Quelle sorte de moteur électrique utilise-t-on pour les démarreurs? O Moteur à courant alternatif. O Moteur à courant continu triphasé. O Moteur à courant triphasé. O Moteur à courant continu. 7. Quels sont les rôles du relais d'un démarreur à commande positive pendant le démarrage? Avancer le pignon dans la couronne Fermer le pont de contact 8. Beaucoup de démarreurs sont équipés d'un frein d'induit, quelle est sa fonction? Arrêter plus rapidement l induit pour permettre un autre essai de démarrage immédiatement 9. Pour quelle raison le bobinage d'attraction du relais est-il mis hors service au moment où le démarreur tourne? Permet d utiliser les 40A qu il consommait dans le moteur électrique 19

20 10. Comment obtient-on la mise hors service du bobinage d'attraction? Les deux extrémités de l enroulement sont reliées au positif, pas de différence de potentiel donc il est hors service 11. Le pignon lanceur des démarreurs à commande positive est accouplé à une roue libre. Quelle est la fonction de cette roue libre? Permettre d entraîner le moteur thermique pendant la phase de démarrage et éviter que le moteur thermique entraîne l induit du démarreur après le démarrage 12. Quel est l élément qui remplace la roue libre sur les démarreurs à pignon coulissant? L embrayage multidisque 13. Expliquez l'engrènement d'un démarreur à pignon coulissant? Le noyau du relais d attraction pousse la tige d engrènement qui déplace le pignon dans la couronne 14. Comment est enclenché le passage du courant principal vers les inducteurs dans un démarreur à pignon coulissant? En avançant, la tige d engrènement fixée sur le noyau soulève le cliquet de blocage qui autorise ainsi la fermeture du pont de contact 15. Quelles sont les fonctions de l'embrayage multidisques dans les démarreurs à pignon coulissant? Limiter le couple maxi fourni par le démarreur Evite que le moteur entraîne l induit après le démarrage 16. En cas de panne de démarrage, comment peut-on déterminer si le défaut provient de la batterie, du circuit de démarrage ou du démarreur? En mesurant la tension à la batterie à vide et sous charge, en mesurant la tension (sous charge) entre la borne 30 et la masse du démarreur et la tension entre la borne 50 et la masse du démarreur 17. Comment contrôlez-vous l'état de fonctionnement d'un démarreur déposé? Positif sur les bornes 30 et 50 et la carcasse du démarreur à la masse Le pignon doit sortir et tourner rapidement 20

21 Installation de démarrage et de charge d'un véhicule. L'installation se compose d'une batterie, d'un interrupteur d'allumage-démarrage, d'un démarreur à commande positive, d'un alternateur avec régulateur incorporé et de 2 moyens de contrôler la charge de l'alternateur: la lampe témoin et un ampèremètre. - Complétez le schéma en variant l'épaisseur des traits en fonction de la section des câbles L'ampèremètre est à zéro central, il doit indiquer le courant de charge et le courant consommé par les consommateurs (sauf le démarreur) (0,1) A B+ D+ 3 ~ G D- 21

22 Schéma électrique d'un démarreur à commande positive. - Compléter le schéma interne du démarreur et relier les éléments. Varier la section des traits en fonction de l'intensité qui traverse les conducteurs. - Rajouter les numéros des bornes de connexions (0,1) Indiquer le nom des éléments du démarreur

23 Schéma de démarreur à commande positive avec résistance additionnelle pour l'allumage - Complétez le schéma, la résistance de 0,5 Ω doit être court-circuitée lors du démarrage ,5 Ω 0,8 Ω (0,1) Quelle est la particularité de ce démarreur? - Quelle est la fonction des résistances additionnelles pour l'allumage? 23

24 Schéma de démarreur à pignon coulissant 24 [V]. - Compléter le branchement interne du démarreur, relier les batteries en respectant la tension du démarreur et relier le schéma. Respecter la section des conducteurs en variant l'épaisseur des traits V (0,1) 12 V H E Compléter la légende :

25 - Quel est le nom de l'enroulement [E]? - Quel est le nom de l'enroulement [H]? - Quels enroulements sont branchés dans le premier temps de commande? - Quels enroulements sont branchés dans le second temps de commande? - Comment est relié l'enroulement auxiliaire par rapport à l'induit : avant l'engagement du pignon? après l'engagement du pignon? 25

26 Les alternateurs A B C D E F G

27 Les circuits de l alternateur Description de l alternateur : Le circuit de pré excitation : Le circuit d excitation : Le circuit de charge : 27

28 Le courant alternatif monophasé U+ [V] 0 t [ms] U- [V]

29 Le courant alternatif triphasé Angle du rotor = 0 Angle du rotor = 60 Angle du rotor = 150 Angle du rotor =

30 Branchement des bobinages du stator Montage triphasé étoile Montage triphasé triangle En terme de puissance disponible, les deux couplages sont identiques. Par contre, la tension et l intensité se différencient selon les formules suivantes (Fortec p. ) Exemple : Sur un alternateur on a mesuré une tension de phase de 8,1 V et une intensité de phase de 60 A. Calculez pour chaque couplage la tension de charge, l intensité et la puissance fournie. COUPLAGE ÉTOILE COUPLAGE TRIANGLE 30

31 Refroidissement des alternateurs Au point de vue circulation et production de courant, un alternateur peut C est frais doit pénétrer par et sort par le flasque avant. qui détermine le sens de rotation de l alternateur. L air afin de refroidir les composants électroniques Parfois dans les voitures sportives ou les moteurs diesel, les constructeurs sont obligés de prendre l air frais par une tubulure spéciale. Inscriptions des alternateurs Les inscriptions sur les alternateurs Bosch : le dernier chiffre de la plaquette du type d alternateur indique le régime (x100) d obtention des ⅔ de l intensité de courant maximum que peut fournir l alternateur. Exemples: 28 V 60 A V = 60 A = 12 = 14 V 45 A V = 45 A = 20 = Autre dénomination : 14 V 45/80 A 14 V = Tension nominale 45 = 80 A = 31

32 LA RÉGULATION DES ALTERNATEURS Principe de régulation La tension induite dans un alternateur dépend de et du On peut garder une tension constante en faisant varier le courant d excitation grâce à un contact vibrant ou grâce à un transistor qui, en s ouvrant, coupe le passage du courant vers le circuit d excitation du rotor du régulateur. Les régulateurs mécaniques permettent d obtenir un cycle de régulation allant jusqu à... Pour les régulateurs électroniques le cycle de régulation peut atteindre... Les régulateurs de dynamo remplissaient trois fonctions : Les alternateurs ont conservé une seule fonction, celle de la régulation de tension. La fonction du conjoncteur-disjoncteur est remplacée par.... qui ne laissent passer le courant que dans le sens Un limiteur d intensité n est pas nécessaire car l intensité maximale fournie par l alternateur ce limite automatiquement. Réglage de l intensité automatique (Rappel). Le régulateur maintient une tension constante, l intensité varie selon la loi de l intensité automatique de charge. I automatique de charge = Exemple 1 : Batterie déchargée ou consommateur enclenché. U batterie = 22 V U alternateur = 27 V R interne de la batterie = 0,1 Ω I automatique de charge = = Exemple 2 : Batterie chargée. U batterie = 26,6 V U alternateur = 27 V R interne de la batterie = 0,1 Ω I automatique de charge = = 32

33 Les régulateurs mécaniques Lorsque la tension de charge atteint sa valeur maximale, le champ magnétique créé dans le bobinage atteint une valeur suffisante pour tirer le contact du régulateur vers le bas. Le courant ne peut plus circuler entre les bornes.. et.., l alimentation du rotor est coupée. CTN La température du bobinage de tension subit de grandes variations qui modifient les caractéristiques de régulation. Lorsque la température du bobinage augmente, la résistance du bobinage...., la perméabilité magnétique du noyau..... Ces deux phénomènes font que la force d attraction du contact diminue et que la tension de réglage de l alternateur..... Afin de diminuer cet inconvénient, les constructeurs branches en série une résistance... Qui compensent l augmentation de la résistance. Cette CTN est étudiée pour qu elle tienne compte des modifications climatiques (température extérieure élevée =....., température extérieure basse =... ) Les éléments inductifs et capacitifs forment un système de déparasitage du régulateur. Les régulateurs électroniques Z =10 V 40Ω 100Ω 3,4 V 8,6 V Z =10 V 40Ω 100Ω 4 V 10 V 12 V 14 V Les régulateurs électroniques sont basés sur le principe de la diode Zener branchée en sens inverse,

34 Excitation maximale Le diviseur de tension R 1 et R 2 fournit une tension partielle inférieure à la tension Zener ; la diode Z empêche le courant de passer vers la basse du transistor, T 1 R2 UZ =? R1 ÉLECTRICITÉ Il s établit un petit courant entre la base et l émetteur du transistor T 2 qui devient et qui permet au courant d excitation de circuler dans le rotor. D - DF R3 D+ Excitation nulle Dès que la tension de régulation est atteinte, la tension partielle au diviseur de tension s élève à la tension Zener. La diode Z devient conductrice et permet au courant de circuler entre la base et l émetteur du transistor, T 1 devient R2 UZ =? R3 R1 La base de T 2 est reliée à Le transistor T 2 se plus d excitation., il n y a donc D - DF D+ La tension de l alternateur Exercice : Inscrivez les tensions d exemple sur les schémas ci-dessus en sachant que R 1 = R 2 et U Z =6,5 V. 34

35 Contrôle des régulateurs électroniques Pour contrôler les régulateurs électroniques, il faut , ainsi.... Régulateurs incorporés (.... ) le + de la tension réglable sur le D+ le - de la tension réglable sur le D- La lampe témoin branchée entre le D + et le DF (entre les charbons) à partir de.... R 2 G 0-30 V U Z R Régulateurs extérieures (... ) le + de la tension réglable sur le D+ le - de la tension réglable sur le D- La lampe témoin branchée entre le DF et la masse à partir de... Contrôle des alternateurs Alternateur déposé Contrôle visuel Etat des isolations, état des paliers, jeu entre le rotor et le stator. Contrôle du rotor : a. résistance du rotor (en 12V de 3 à 5 Ω, en 24V de 5 à 6 Ω) b. isolation à la masse avec une tension de 80 V. c. contrôle de l isolation des spires entre elles (avec le grognard) e. état mécanique. 35