Comment cela fonctionne, considérons l'exemple de Touareg, avec un groupe motopropulseur hybride.

Que signifie le terme "technologie hybride" ?

Le terme "hybride" vient du mot latin hybrida et signifie quelque chose de croisé ou mélangé. En ingénierie, un hybride est un système dans lequel deux technologies différentes sont combinées l'une avec l'autre. Dans le cadre des concepts d'entraînement, le terme technologie d'entraînement hybride est utilisé pour désigner deux domaines : groupe motopropulseur bivalent (ou bicarburant) groupe motopropulseur hybride

Quand technologie hybride drive it est une combinaison de deux unités de puissance différentes, dont le fonctionnement est basé sur des principes de fonctionnement différents. Actuellement, la technologie d'entraînement hybride fait référence à une combinaison d'un moteur combustion interne et moteur-générateur électrique (machine électrique). Cette machine électrique peut être utilisée comme générateur pour générer de l'énergie électrique, comme moteur de traction pour entraîner une voiture et comme démarreur pour démarrer un moteur à combustion interne. En fonction de l'exécution de la structure principale, on distingue trois types d'unités de puissance hybrides: les soi-disant. unité de puissance "microhybride", la soi-disant. unité de puissance "hybride moyenne", la soi-disant. groupe motopropulseur "full hybride".

Groupe motopropulseur "micro-hybride"

Dans ce concept d'entraînement, le composant électrique (démarreur/alternateur) est exclusivement utilisé pour mettre en œuvre la fonction start-stop. Une partie de l'énergie cinétique peut être réutilisée comme énergie électrique (récupération). L'entraînement uniquement à partir de la traction électrique n'est pas fourni. Les paramètres de la batterie en fibre de verre de 12 volts sont adaptés aux démarrages fréquents du moteur.

Entraînement "hybride moyen"

L'entraînement électrique assiste le fonctionnement du moteur à combustion interne. Le mouvement de la voiture uniquement sur traction électrique est impossible. Avec un entraînement "mid-hybrid", la majeure partie de l'énergie cinétique lors du freinage est régénérée et stockée sous forme d'énergie électrique dans une batterie haute tension. La batterie haute tension ainsi que les composants électriques sont conçus pour des tension électrique et donc une puissance supérieure. Grâce au support du moteur-générateur électrique, le mode de fonctionnement du moteur thermique peut être décalé vers la zone d'efficacité maximale. C'est ce qu'on appelle le déplacement du point de charge.

Groupe motopropulseur « full hybride »

Un puissant moteur-générateur électrique est associé à un moteur à combustion interne. Seule la propulsion électrique est possible. Le générateur de moteur électrique, si les conditions le permettent, prend en charge le fonctionnement du moteur à combustion interne. Le mouvement à basse vitesse s'effectue uniquement sur traction électrique. La fonction Startstop pour le moteur à combustion interne a été implémentée. La récupération est utilisée pour charger la batterie haute tension. Grâce à l'embrayage de découplage entre le moteur à combustion interne et le moteur-générateur électrique, il est possible d'assurer la séparation des deux systèmes. Le moteur à combustion interne est connecté pour fonctionner uniquement lorsque cela est nécessaire.

Fondamentaux de la technologie hybride

Les systèmes de groupe motopropulseur hybrides complets sont divisés en trois sous-groupes : groupe motopropulseur hybride parallèle, groupe motopropulseur divisé (avec flux de puissance divisés) et groupe motopropulseur hybride en série.

Groupe motopropulseur hybride parallèle

L'exécution parallèle de l'unité de puissance hybride est simple. Il est utilisé lorsqu'il est nécessaire "d'hybrider" un véhicule existant. Le moteur à combustion interne, le générateur de moteur électrique et la boîte de vitesses sont situés sur le même axe. En règle générale, un système de groupe motopropulseur hybride parallèle utilise un seul moteur électrique/générateur. La somme de la puissance unitaire du moteur à combustion interne et de la puissance du moteur-générateur électrique correspond à la puissance totale. Ce concept offre un degré élevé d'emprunt de composants et de pièces de l'ancienne voiture. Dans les véhicules à traction intégrale avec un groupe motopropulseur hybride parallèle, les quatre roues sont entraînées à l'aide d'un différentiel Torsen et d'une boîte de transfert.

Entraînement hybride séparé

Le système d'entraînement hybride divisé comprend un générateur de moteur électrique en plus du moteur à combustion interne. Les deux moteurs sont situés sous le capot. Le couple du moteur à combustion interne, ainsi que du moteur-générateur électrique, est transmis via l'engrenage planétaire à la boîte de vitesses du véhicule. Contrairement à un entraînement hybride parallèle, il n'est pas possible d'extraire la somme des puissances individuelles pour l'entraînement des roues de cette manière. La puissance générée est en partie dépensée pour conduire la voiture, en partie, sous forme d'énergie électrique, s'accumule dans une batterie haute tension.

Groupe motopropulseur hybride de série

La voiture est équipée d'un moteur à combustion interne, d'un générateur et d'un moteur-générateur électrique. Cependant, contrairement aux deux concepts décrits précédemment, le moteur à combustion interne n'a pas la capacité de conduire indépendamment la voiture à travers un arbre ou à travers une boîte de vitesses. La puissance du moteur à combustion interne n'est pas transmise aux roues. L'entraînement principal de la voiture est assuré par un générateur de moteur électrique. Si la capacité de la batterie haute tension est trop faible, le moteur à combustion interne démarre. Le moteur à combustion interne charge la batterie haute tension via le générateur. Le générateur de moteur électrique peut à nouveau être alimenté par la batterie haute tension.

Groupe motopropulseur hybride séquentiel séparé

Le groupe motopropulseur hybride série divisé est une forme mixte des deux moteurs hybrides décrits ci-dessus. La voiture est équipée d'un moteur à combustion interne et de deux moteurs-générateurs électriques. Le moteur à combustion interne et le premier générateur de moteur électrique sont situés sous le capot. Le deuxième générateur de moteur électrique est situé sur l'essieu arrière. Ce concept est utilisé pour les véhicules à traction intégrale. Le moteur à combustion interne et le premier générateur de moteur électrique peuvent entraîner la boîte de vitesses du véhicule par l'intermédiaire d'un engrenage planétaire. Et dans ce cas, la règle s'applique, selon laquelle les puissances d'entraînement individuelles ne peuvent pas être prises pour la traction des roues sous forme de puissance totale. Un deuxième générateur de moteur électrique sur l'essieu arrière est activé en cas de besoin. Dans le cadre de cette conception de l'entraînement, la batterie haute tension est située entre les deux essieux du véhicule.

Autres termes et définitions D'autres termes et définitions souvent utilisés en rapport avec la technologie d'entraînement hybride seront brièvement expliqués ici.

Récupération. Dans le cas général, ce terme en technologie désigne un moyen de restituer de l'énergie. Lors de la récupération, l'énergie disponible d'un type est convertie en une autre, utilisée dans le type d'énergie suivant. L'énergie chimique potentielle du carburant est convertie dans la transmission en énergie cinétique. Si la voiture est freinée par un frein conventionnel, l'énergie cinétique excédentaire est convertie en énergie thermique par le frottement des freins. La chaleur qui en résulte est dissipée dans l'espace environnant et il est donc impossible de l'utiliser à l'avenir.

Si, au contraire, comme avec la technologie de propulsion hybride, en plus des freins classiques, le générateur est utilisé comme frein moteur, alors une partie de l'énergie cinétique est convertie en énergie électrique, et devient ainsi disponible pour une utilisation ultérieure. Le bilan énergétique de la voiture est amélioré. Ce type de freinage régénératif est appelé freinage régénératif.

Dès que la vitesse du véhicule est réduite en décélérant en appuyant sur la pédale de frein en mode ralenti, ou que le véhicule est en roue libre ou que le véhicule descend une pente c Le système d'entraînement hybride comprend un moteur-générateur électrique et l'utilise comme générateur.

Dans ce cas, il charge la batterie haute tension. Donc en mode ralenti forcé
en marche, il devient possible de "faire le plein" de voitures à propulsion hybride électrique avec de l'électricité.
Lorsque la voiture est en roue libre, le moteur-générateur électrique, fonctionnant en mode générateur,
convertit de l'énergie du mouvement en énergie électrique seulement une quantité d'énergie telle que
nécessaire au fonctionnement du réseau de bord 12 volts.

Moteur-générateur électrique (machine électrique)

Le terme moteur-générateur, ou machine électrique, est utilisé à la place des termes générateur, moteur électrique et démarreur. En principe, tout moteur électrique peut également être utilisé comme générateur. Si l'arbre du moteur est entraîné par un entraînement externe, le moteur, comme un générateur, génère de l'énergie électrique. Si de l'énergie électrique est fournie à la machine électrique, elle fonctionne alors comme un moteur électrique. Ainsi, le générateur de moteur électrique des véhicules hybrides électriques remplace le démarreur de moteur thermique classique ainsi que le générateur classique (générateur d'éclairage).

Booster électrique (E-boost)

Semblable à la fonction de rétrogradation des moteurs à combustion interne, qui permet de disposer d'une puissance maximale du moteur, la propulsion hybride dispose d'une fonction électrique E-Boost. Lors de l'utilisation de la fonction, le moteur-générateur et le moteur à combustion délivrent leurs puissances individuelles maximales, qui s'ajoutent à une puissance totale plus élevée. La somme des puissances individuelles des deux types de moteurs correspond à la puissance totale de la transmission.

Du fait des pertes de puissance dans le moteur-générateur électrique, sa puissance en mode générateur est plus faible qu'en mode moteur de traction. La puissance du moteur-générateur électrique en mode moteur est de 34 kW. La puissance du moteur-générateur électrique en mode générateur est de 31 kW. Dans le Touareg à propulsion hybride, le moteur à combustion interne a une puissance de 245 kW et le moteur-générateur électrique a une puissance de 31 kW. En mode moteur de traction, le moteur-générateur électrique produit 34 kW de puissance. Ensemble, le moteur à combustion interne et le moteur-générateur électrique en mode moteur de traction développent une puissance totale de 279 kW.

Fonction marche-arrêt

La technologie d'entraînement hybride permet de mettre en œuvre la fonction Start-Stop dans cette conception de véhicule. Dans le cas d'un véhicule classique avec système start-stop, le véhicule doit s'arrêter pour éteindre le moteur thermique (exemple : Passat BlueMotion).

Cependant, un véhicule tout hybride peut également fonctionner à l'électricité. Cette fonction permet au système StartStop d'arrêter le moteur à combustion interne lorsque le véhicule est en mouvement ou en roue libre. Le moteur à combustion interne est activé en fonction des besoins. Cela peut se produire lors d'une accélération rapide, lors d'une conduite à grande vitesse, avec une charge élevée ou lorsque la batterie haute tension est très faible. Lorsque la batterie haute tension est fortement déchargée, le système d'entraînement hybride peut utiliser le moteur à combustion interne en combinaison avec le moteur-générateur en mode générateur pour charger la batterie haute tension.

Dans d'autres cas, un véhicule entièrement hybride peut fonctionner à l'électricité. Le moteur à combustion interne est en mode arrêt. Ceci est également vrai dans le cas d'une circulation lente, d'un arrêt à un feu rouge, lors d'une conduite en dépassement en descente ou lorsque le véhicule est en roue libre.

Lorsqu'un moteur à combustion interne ne tourne pas, il ne consomme pas de carburant et n'émet pas de substances nocives dans l'atmosphère.

La fonction start-stop intégrée au système de propulsion hybride augmente l'efficacité et le respect de l'environnement du véhicule.

Pendant que le moteur à combustion est en mode d'arrêt, le climatiseur peut continuer à fonctionner. Compresseur climatiseur est un élément du système haute tension.

Arguments en faveur de la technologie hybride

Pourquoi associe-t-on un moteur-générateur électrique à un moteur à combustion interne ? Pour prélever du couple, la vitesse de rotation du moteur à combustion interne ne doit pas être inférieure à la vitesse de ralenti. A l'arrêt, le moteur ne peut pas délivrer de couple. Avec une augmentation de la vitesse de rotation d'un moteur à combustion interne, son couple augmente. Le générateur de moteur électrique avec les premières révolutions produit le couple maximal. Il n'a pas de ralenti. Lorsque la vitesse augmente, son couple diminue. Grâce au fonctionnement du moteur-générateur électrique, le mode de fonctionnement le plus difficile est exclu du moteur à combustion interne : dans la plage inférieure au régime de ralenti. Grâce au support du moteur-générateur électrique, le moteur à combustion interne peut fonctionner dans des modes plus efficaces. Ce déplacement du point de charge augmente l'efficacité de l'unité de puissance.

Pourquoi utiliser un groupe motopropulseur hybride complet (entraînement) ?

L'unité hybride complète, contrairement aux autres options de propulsion hybride, combine la fonction du système Start-Stop intégré, le système E-Boost, la fonction de récupération et la possibilité de rouler uniquement sur le moteur électrique (mode de traction électrique).

Moteur-générateur électrique

Le moteur-générateur électrique est situé entre le moteur à combustion interne et la transmission automatique. C'est un moteur synchrone triphasé. Le module électronique de puissance convertit la tension continue de 288 V en tension triphasée Tension alternative. La tension triphasée crée un champ électromagnétique triphasé dans le moteur-générateur électrique.

batterie haute tension

L'accès à la batterie haute tension est assuré par sol coffre à bagages. Il est conçu comme un module et comprend divers composants du système haute tension Touareg. Le module de batterie haute tension a une masse de 85 kg et ne peut être remplacé que sous forme d'ensemble.

La batterie HV n'est pas comparable à une batterie conventionnelle de 12 V. En fonctionnement normal, la batterie HV est utilisée dans une plage de niveau de charge libre de 20 % à 85 %. Une batterie conventionnelle de 12 volts est incapable de supporter de telles charges pendant longtemps. Par conséquent, une batterie haute tension doit être considérée comme un dispositif de stockage d'énergie opérationnel pour un entraînement électrique. Comme un condensateur, il peut stocker et restituer de l'énergie électrique. En principe, la récupération, la régénération d'énergie, peut être considérée comme la possibilité de ravitailler une voiture en énergie tout en roulant. L'utilisation d'une batterie haute tension dans un véhicule hybride se distingue par l'alternance de cycles de charge (récupération) et de décharge (conduite électrique) de la batterie haute tension.

Exemple : Si nous comparons l'énergie d'une batterie haute tension avec l'énergie générée par la combustion de carburant, alors la quantité d'énergie que la batterie peut produire correspondra à environ 200 ml de carburant. Cet exemple montre que sur la voie des véhicules électriques, les batteries doivent être considérablement améliorées en termes de capacité à stocker l'énergie.

Un groupe électrogène est un appareil technique qui est une source indépendante d'énergie électrique obtenue en brûlant des carburants liquides et gazeux dans les moteurs diesel, les moteurs à combustion interne et les turbines à gaz.

Ce que c'est

Le groupe électrogène est constitué d'un générateur électrique dont l'arbre est relié à l'arbre d'un moteur fonctionnant avec le type de carburant approprié (gaz, essence, diesel).

Schématiquement, un groupe électrogène fonctionnant à l'essence ou au gazole peut être représenté comme suit :

Sortes

Les groupes électrogènes diffèrent par leur conception et leur configuration, leur méthode d'installation et leur puissance, ainsi que d'autres caractéristiques techniques.

Selon la méthode d'installation, il s'agit de :

Installé en permanence - servir de source d'énergie électrique principale ou de secours pour des objets de divers types (industrie, logement et services communaux, Agriculture etc.). La puissance de ces appareils est de 5,0 à plusieurs centaines de kW.
Mobile (mobile) - monté sur un châssis spécial (plate-forme) et peut servir de source d'énergie principale et de secours pour les installations à faible consommation d'énergie, ainsi que pour les situations d'urgence dans les endroits où il n'y a pas de réseaux électriques fixes. La puissance des unités de ce groupe d'unités est de 2,0 à 18,0 kW.
Portable - Ce sont des appareils portables qui servent à alimenter une petite charge électrique. Utilisé en cas d'urgence ou source de sauvegardeénergie, puissance - de 0,5 à 5,0 kW.

Selon le type de combustible utilisé, les groupes électrogènes sont classés en :

Diesel - lorsque du carburant diesel est utilisé. En règle générale, il s'agit d'installations fixes, moins souvent - mobiles. La puissance d'un groupe de groupes électrogènes de ce type peut atteindre 200 à 300 kW.
Essence - fonctionne avec de l'essence à faible indice d'octane. Sur les unités mobiles, des moteurs à quatre temps sont montés, sur des unités portables, en règle générale, à deux temps. La puissance de ce groupe d'unités peut atteindre 18,0 kW.
Gaz - fonctionnant au gaz, lorsqu'il est brûlé, le moteur à piston à gaz transfère la rotation de son arbre à l'arbre d'un générateur électrique qui produit électricité.

Ce sont des unités installées en permanence qui servent de source principale d'énergie électrique, mais peuvent également être utilisées en secours, si nécessaire.

Selon le type de groupe électrogène utilisé, les installations se répartissent en :

Avec un générateur électrique asynchrone - ils ont un faible coût, mais de faibles performances techniques. Ils sont installés sur des centrales de faible puissance, généralement portables ou mobiles.
Avec un générateur électrique synchrone - capable de supporter des surcharges de pointe dans le qui leur est connecté réseaux électriques, avec une haute qualité de la tension générée. Sont établis dans de puissantes centrales diesel.

Centrale diesel

Une centrale diesel est un groupe électrogène équipé d'un moteur fonctionnant au diesel.

La composition de l'équipement inclus dans la centrale diesel est illustrée dans la figure suivante:

1 - moteur diesel;

2 - alternateur électrique ;

3 - base, cadre ou châssis, sur lequel tous les éléments de la centrale sont fixés;

4 - armoire électrique, qui est l'unité de contrôle et de protection de la centrale électrique;
5 - réservoir pour stocker le carburant diesel;

6 - batterie de stockage, qui assure le démarrage du moteur diesel;

7 - unité de refroidissement, composée d'un radiateur et d'un ventilateur. Dans le radiateur, le liquide en circulation est refroidi par le ventilateur du moteur diesel principal monté sur l'arbre.

8 - tuyau d'échappement, fournissant des gaz d'échappement;

9 - un accouplement qui assure une liaison entre l'arbre du moteur et l'arbre du générateur électrique.

Pour différents modèles de centrales diesel, le démarrage du moteur peut être effectué d'une manière différente de celle du schéma ci-dessus. À ces fins, un moteur de démarrage ("démarreur") fonctionnant à l'essence ou un démarreur à pied piloté par le personnel de maintenance peut être utilisé.

Les accouplements qui relient l'arbre du moteur à l'arbre du générateur doivent avoir une capacité d'amortissement élevée, être pliables et élastiques avec des éléments non métalliques pour relier les moitiés d'accouplement (avec une étoile en caoutchouc, avec un disque intermédiaire, une coque toroïdale).

Principales caractéristiques techniques

Les principales caractéristiques techniques générales qui déterminent les paramètres de fonctionnement et la possibilité d'utiliser des centrales diesel sont les suivantes :

La puissance électrique produite par le générateur est mesurée en kW ;
Vitesse de l'arbre, mesurée en tours par minute ;
Facteur de puissance électrique (cos φ);
Le nombre de phases générées par le courant électrique ;
Courant généré par tension (220/380 V);
La fréquence du courant généré (50 Hz);
Consommation de carburant par heure de travail ;
Volume du réservoir de carburant ;
Lester;
Dimensions.

Outre les caractéristiques techniques générales, le passeport du groupe motopropulseur contient les caractéristiques techniques d'un moteur diesel et d'un générateur électrique, qui sont, pour :

Moteur:
Modèle de moteur;
Fabricant d'entreprise ;
Le nombre de cylindres et leur emplacement ;
Diamètre du cylindre, mesuré en mm ;
Course du piston, mesurée en mm ;
Type de système de refroidissement ;
Vitesse nominale de l'arbre moteur ;
Puissance nominale au régime moteur nominal ;
Consommation spécifique de carburant, mesurée en g/kWh ;
Poids du moteur.
modèle de générateur ;
Fabricant d'entreprise ;
Tension nominale aux bornes de sortie du générateur ;
Efficacité à pleine charge ;
Facteur de puissance (cos φ);
Vitesse nominale de l'arbre ;
Puissance électrique apparente, mesurée en kVA ;
Masse du générateur.

Pour que la centrale diesel, qui est un appareil technique complexe, fonctionne longtemps et ne cause pas de problèmes aux utilisateurs, il est nécessaire d'effectuer sa maintenance à temps.

L'entretien peut être classé comme suit :

Des inspections préventives quotidiennes sont effectuées avant la mise en service de la centrale.
Des inspections préventives périodiques sont effectuées selon un calendrier individuel déterminé pour chaque modèle spécifique d'une centrale diesel.
Travaux de maintenance dont la fréquence dépend des heures de fonctionnement de l'unité et conformément au calendrier de leur mise en œuvre.

Lors des inspections quotidiennes ou, lors du fonctionnement cyclique de la centrale, lors de son démarrage, il est effectué :

Vérifier l'intégrité des composants et des assemblages ;
Vérification des niveaux d'huile et de liquide de refroidissement ;
Vérification de la pression d'huile dans le système de lubrification du moteur.

Les inspections périodiques comprennent :

Vérification et dépannage des unités et des systèmes qui assurent le fonctionnement d'un moteur diesel. Si nécessaire, ils sont ajustés.
Tester le fonctionnement du générateur électrique, si nécessaire - réglage.
Essai de résistance d'isolement fils électriques et d'autres éléments de circuits électriques.
Bilan de santé appareils électriques systèmes de protection, automatisation et démarrage des unités de puissance.

Lors de la maintenance de routine, des travaux sont effectués, défini par le fabricant installations, dans chaque type de service spécifique (TO1, TO2, etc.).

La maintenance est réalisée sur la base des plannings de sa mise en œuvre et conformément à la liste des travaux à effectuer.

Chaque entretien de la centrale électrique correspond à un certain nombre d'heures travaillées par celle-ci.

Dans le mode de fonctionnement cyclique des centrales diesel, il est nécessaire d'effectuer des tests périodiques de leur fonctionnement, qui doivent être effectués au moins une fois par mois.

Tout dispositif technique a ses avantages et ses inconvénients, cela s'applique pleinement aux centrales diesel.

Ainsi, les avantages de l'utilisation d'installations de ce type incluent:

Puissance électrique importante, par rapport à ses homologues à essence.
La capacité de stabiliser la tension générée, garantissant ainsi ses indicateurs de qualité, quelles que soient les charges de pointe lors du démarrage des moteurs électriques et autres appareils électriques.
Haute efficacité.
La possibilité de travailler en cycle continu pendant une longue période sans réduire les performances.
Niveau de bruit relativement faible lors de la production d'énergie électrique.
Capacité à travailler dans une large plage de température de l'air ambiant.
Maintenabilité et coûts de maintenance relativement faibles.

Une grande masse d'installations et un encombrement important.
Pour l'installation de modèles haute puissance, une base (cadre) ou une fondation spéciale est nécessaire pour assurer la résistance des éléments structurels et leur fonctionnement en toute sécurité.
La nécessité de surveiller la qualité du combustible utilisé, en fonction de la période de l'année (température ambiante).
Lorsqu'il n'est pas complètement chargé (en dessous de 40,0%), il y a une usure importante des composants et des mécanismes, ce qui entraîne la nécessité d'un entretien supplémentaire et, par conséquent, des coûts financiers.
Coût d'installation élevé.

Un générateur est un appareil qui fabrique un produit, génère de l'électricité ou crée des vibrations et des impulsions électromagnétiques, électriques, sonores, lumineuses. Selon les fonctions, ils peuvent être divisés en types, que nous examinerons ci-dessous.

Générateur CC

Comprendre le fonctionnement d'un groupe électrogène courant continu, vous devez connaître ses principales caractéristiques, à savoir les dépendances des principales grandeurs, qui déterminent le fonctionnement de l'appareil dans le circuit d'excitation appliqué.

La valeur principale est la tension, qui est affectée par la vitesse de rotation du générateur, l'excitation actuelle et la charge.

Le principe de fonctionnement de base d'un générateur de courant continu dépend de l'effet du partage d'énergie sur le flux magnétique du pôle principal et, par conséquent, de la tension reçue du collecteur avec les balais inchangés. Pour les appareils équipés de pôles supplémentaires, les éléments sont disposés de manière à ce que la section de courant coïncide complètement avec la neutralité géométrique. De ce fait, il se déplacera le long de la ligne de rotation de l'armature jusqu'à la position de commutation optimale, puis fixera les porte-balais dans cette position.

Alternateur

Le principe de fonctionnement d'un alternateur repose sur la conversion de l'énergie mécanique en énergie électrique due à la rotation d'une bobine de fil dans un champ magnétique créé. Cet appareil se compose d'un aimant fixe et d'un cadre en fil de fer. Chacune de ses extrémités est reliée l'une à l'autre au moyen d'une bague collectrice, qui glisse sur un balai de charbon électriquement conducteur. En raison d'un tel schéma, un courant induit électriquement commence à passer vers la bague collectrice intérieure au moment où la moitié du cadre qui s'y connecte passe le pôle nord de l'aimant et, inversement, vers la bague extérieure au moment où le l'autre partie passe par le pôle nord.

La plupart manière économique, sur lequel repose le principe de fonctionnement de l'alternateur, est une sortie forte. Ce phénomène est obtenu grâce à l'utilisation d'un seul aimant qui tourne par rapport à plusieurs enroulements. S'il est inséré dans une bobine de fil, il commencera à induire un courant électrique, faisant ainsi dévier l'aiguille du galvanomètre de la position "0". Une fois l'aimant retiré de l'anneau, le courant changera de direction et la flèche de l'appareil commencera à dévier dans l'autre sens.

alternateur de voiture

Le plus souvent, il se trouve à l'avant du moteur, la partie principale du travail consiste à faire tourner le vilebrequin. Les nouvelles voitures disposent d'un type hybride, qui agit également comme un démarreur.

Le principe de fonctionnement d'un générateur de voiture consiste à mettre le contact, dans lequel le courant se déplace à travers les bagues collectrices et est dirigé vers le nœud alcalin, puis passe au rembobinage de l'excitation. À la suite de cette action, un champ magnétique se formera.

Avec le vilebrequin, le rotor commence son travail, ce qui crée des ondes pénétrant dans l'enroulement du stator. Le courant alternatif commence à apparaître à la sortie de rembobinage. Lorsque le générateur fonctionne en mode d'auto-excitation, la vitesse de rotation augmente jusqu'à une certaine valeur, puis dans le redresseur, la tension alternative commence à devenir constante. En fin de compte, l'appareil fournira aux consommateurs l'électricité nécessaire et la batterie fournira du courant.

Le principe de fonctionnement d'un générateur de voiture est de modifier la vitesse du vilebrequin ou de modifier la charge, à laquelle le régulateur de tension s'allume, il contrôle le moment où le rembobinage d'excitation est activé. Au moment de la réduction charges externes ou une augmentation de la rotation du rotor, la période d'activation de l'enroulement de champ est considérablement réduite. Au moment où le courant augmente tellement que le générateur cesse de faire face, la batterie commence à fonctionner.

Dans les voitures modernes, il y a un voyant de contrôle sur le tableau de bord, qui informe le conducteur des éventuelles déviations du générateur.

Générateur électrique

Le principe de fonctionnement d'un générateur électrique est de convertir l'énergie mécanique en champ électrique. Les principales sources d'une telle énergie peuvent être l'eau, la vapeur, le vent, le moteur à combustion interne. Le principe de fonctionnement du générateur est basé sur l'interaction conjointe champ magnétique et le conducteur, à savoir au moment de la rotation du cadre, les lignes d'induction magnétique commencent à le traverser, et à ce moment une force électromotrice apparaît. Il fait circuler le courant à travers le cadre à l'aide de bagues collectrices et se déverse dans le circuit externe.

Générateurs d'inventaire

Aujourd'hui, un générateur onduleur devient très populaire, dont le principe de fonctionnement est de créer source hors ligne un approvisionnement qui produit une électricité de haute qualité. De tels dispositifs sont utilisés comme sources d'alimentation temporaires et permanentes. Le plus souvent, ils sont utilisés dans les hôpitaux, les écoles et autres institutions où la moindre surtension ne devrait pas être présente. Tout cela peut être réalisé à l'aide d'un générateur onduleur dont le principe de fonctionnement est basé sur la constance et se déroule selon le schéma suivant:

Génération de courant alternatif haute fréquence.
Grâce au redresseur, le courant reçu est converti en courant continu.
Puis une accumulation de courant dans les batteries se forme et les oscillations des ondes électriques se stabilisent.
À l'aide d'un onduleur, l'énergie constante est transformée en courant alternatif de la tension et de la fréquence souhaitées, puis fournie à l'utilisateur.

Générateur diesel

Le principe de fonctionnement d'un groupe électrogène diesel est de convertir l'énergie du carburant en électricité dont les principales actions sont les suivantes :

lorsque le carburant pénètre dans le moteur diesel, il commence à brûler, après quoi il est transformé d'énergie chimique en énergie thermique;
en raison de la présence d'un mécanisme à manivelle, la force thermique est convertie en force mécanique, tout cela se passe dans le vilebrequin;
L'énergie reçue à l'aide du rotor est convertie en énergie électrique, nécessaire à la sortie.

Générateur synchrone

Le principe de fonctionnement d'un générateur synchrone repose sur la même pureté de rotation du champ magnétique du stator et du rotor, ce qui crée un champ magnétique avec les pôles et traverse l'enroulement du stator. Dans cet appareil, le rotor est un électroaimant permanent dont le nombre de pôles peut commencer à partir de 2 ou plus, mais ils doivent être un multiple de 2.

Lors du démarrage du générateur, le rotor crée un champ faible, mais après avoir augmenté la vitesse, une force importante commence à apparaître dans l'enroulement d'excitation. La tension résultante est fournie à l'appareil via une unité de réglage automatique et contrôle la tension de sortie en raison des modifications du champ magnétique. Le principe principal du fonctionnement du générateur est la grande stabilité de la tension de sortie, et l'inconvénient est la possibilité importante de surintensité. Vous pouvez également ajouter la présence d'un ensemble de brosse aux qualités négatives, qui est toujours en certaine heure doivent être entretenus, ce qui entraîne en soi des coûts financiers supplémentaires.

Générateur asynchrone

Le principe de fonctionnement du générateur est d'être constamment en mode freinage avec le rotor tournant en avant, mais toujours dans la même orientation que le champ magnétique au stator.

Selon le type d'enroulement utilisé, le rotor peut être en phase ou en court-circuit. Un champ magnétique tournant créé à l'aide d'un enroulement auxiliaire commence à l'induire sur le rotor, qui tourne avec lui. La fréquence et la tension à la sortie dépendent directement du nombre de tours, car le champ magnétique n'est pas régulé et reste inchangé.

Générateur électrochimique

Il existe également un générateur électrochimique dont le dispositif et le principe de fonctionnement est de générer de l'énergie électrique à partir d'hydrogène dans une voiture pour son déplacement et l'alimentation de tous les appareils électriques. Cet appareil est chimique en ce qu'il produit de l'énergie par réaction de l'oxygène et de l'hydrogène, qui est utilisé à l'état gazeux pour produire du carburant.

Générateur d'interférences acoustiques

Le principe de fonctionnement du générateur de bruit acoustique est de protéger les organismes et personnes de l'écoute de conversations et de divers types d'événements. Ils peuvent être suivis à travers les vitres, les murs, les systèmes de ventilation, les tuyaux de chauffage, les microphones radio, les microphones filaires et les dispositifs de détection par laser des informations acoustiques reçues des fenêtres.

Ainsi, les entreprises utilisent très souvent un générateur pour protéger leurs informations confidentielles, dont le dispositif et le principe de fonctionnement est d'accorder le dispositif sur une fréquence donnée, si elle est connue, ou sur une certaine plage. Ensuite, une interférence universelle est créée sous la forme d'un signal de bruit. Pour ce faire, l'appareil contient lui-même un générateur de bruit de la puissance requise.

Il existe également des générateurs qui se situent dans la plage de bruit, grâce auxquels vous pouvez masquer un utile signal sonore. Ce kit comprend un bloc qui forme le bruit, ainsi que son amplification et ses émetteurs acoustiques. Le principal inconvénient de l'utilisation de tels appareils est l'interférence qui apparaît lors des négociations. Pour que l'appareil puisse faire face pleinement à son travail, les négociations ne doivent être menées que pendant 15 minutes.

Régulateur de tension

Le principe de fonctionnement de base du régulateur de tension est basé sur le maintien de l'énergie du réseau de bord dans tous les modes de fonctionnement avec une variété de changements dans la fréquence de rotation du rotor du générateur, la température environnement externe et la charge électrique. Ce dispositif peut également remplir des fonctions secondaires, à savoir protéger des parties du groupe électrogène d'un éventuel fonctionnement d'urgence de l'installation et d'une surcharge, connecter automatiquement le circuit de bobinage d'excitation ou le fonctionnement d'urgence du dispositif d'alarme au système de bord.

Tous ces appareils fonctionnent sur le même principe. La tension dans le générateur est déterminée par plusieurs facteurs - l'intensité du courant, la vitesse du rotor et le flux magnétique. Plus la charge du générateur est faible et plus la vitesse est élevée, plus la tension de l'appareil est élevée. En raison du courant plus élevé dans l'enroulement de champ, le flux magnétique commence à augmenter, et avec lui la tension dans le générateur, et après que le courant diminue, la tension devient également plus petite.

Quel que soit le fabricant de tels générateurs, ils normalisent tous la tension en modifiant le courant d'excitation de la même manière. Avec une augmentation ou une diminution de la tension, le courant d'excitation commence à augmenter ou à diminuer et à conduire la tension dans les limites requises.

Dans la vie de tous les jours, l'utilisation de générateurs aide beaucoup une personne à résoudre de nombreux problèmes émergents.

Variantes de systèmes "moteur à combustion interne - générateur"

De tels systèmes sont utilisés dans Véhicules avec entraînement par traction. Récemment, dans les transports, en plus de l'entraînement électrique à traction à courant continu, les entraînements électriques à traction asynchrone, synchrone et à soupapes sont largement utilisés. L'utilisation d'un convertisseur d'énergie rotatif - générateur, notamment, dans le cadre de véhicules automobiles est due au fait que les convertisseurs statiques sont inadaptés pour prélever de la puissance mécanique sur l'arbre d'un moteur à combustion interne (ICE).

A titre d'exemple, sur la fig. 1.23 montre un schéma de principe du système "Générateur DC d'excitation indépendante - Moteur DC d'excitation série".

Le générateur G et l'excitateur B sont situés sur l'arbre ICE, qui génère le courant d'excitation du générateur. Les arbres du moteur électrique M et de l'actionneur IM sont reliés mécaniquement. Chaînes d'ancrage du générateur et du moteur électrique - électriquement. L'interrupteur K inverse la connexion ATS, permettant ainsi un changement du sens de rotation (inverse) du moteur électrique M.

L'amplitude des courants d'excitation et, par conséquent, les flux magnétiques des machines électriques sont régulés par les résistances R rg et L shvd. La tension de sortie du générateur G dépend à la fois de la vitesse angulaire de sa rotation c r et de l'amplitude du courant d'excitation 1 vg. La famille des caractéristiques mécaniques du système "générateur - moteur" comporte deux zones (Fig. 1.24).

Dans la première zone, la résistance I shvd est égale à l'infini. Le moteur électrique fonctionne au flux magnétique maximal Ф dv. La régulation se produit en modifiant la tension de sortie du générateur et, de zéro à la valeur nominale. Dans la deuxième zone, le système fonctionne à valeur nominale tension de sortie

Riz. 1.23.

courant d'excitation série :

IM - mécanisme exécutif ; ICE - moteur à combustion interne ; G - générateur ; OVG - enroulement d'excitation du générateur; N. rg - résistance supplémentaire dans le circuit d'excitation du générateur, Ohm; M - moteur à courant continu ; OVD - enroulement d'excitation du moteur ; I shvd - résistance shunt de l'enroulement d'excitation du moteur, Ohm; B - agent pathogène ; K - interrupteur de l'enroulement d'excitation du moteur ; 1 I - courant d'induit, A; 1 vd - courant d'excitation du moteur, A;

1 Sh - courant de dérivation, A ; 1 vg - courant d'excitation du générateur, A

D-ème zone Fd \u003d Y a2

> et r = y a2

Riz. 1.24.Famille de caractéristiques mécaniques "groupe électrogène - moteur"

et r = et gn. Le contrôle de la vitesse se produit en raison du changement du flux magnétique du moteur électrique Ф dv.

L'équation caractéristique mécanique de ce système est la suivante :

/ à ovd -K-shvd r, r 4

K poison + K yag

U^-OVD + K-SHVD

(cfdv) 2
(1.60)

où E est la force électromotrice du générateur, V ;

M - couple moteur, Nm;

I 0 vd - résistance de l'enroulement d'excitation du moteur, Ohm;

Empoisonner - résistance de l'armature du moteur, Ohm;

Je suis - résistance d'induit du générateur, Ohm.

La plage totale de contrôle de la vitesse dans le système ouvert "générateur - moteur" ne dépasse pas la valeur de O = 16:1.

de principe schéma illustré à la fig. 1.25 donne idée générale sur le fonctionnement du système "générateur - moteur". Dans tous les manuels d'entraînement électrique, le générateur est entraîné par un moteur asynchrone connecté à un réseau de courant alternatif triphasé. Avec le niveau actuel de la technologie des semi-conducteurs, il suffit de connecter un convertisseur de fréquence - tension entre le réseau d'alimentation et le moteur asynchrone pour obtenir le Charactéristiques mécaniques entraînement électrique. Le système "générateur - moteur" peut être exclu. Cependant, il existe un domaine d'application prometteur du système "générateur - moteur" dans les véhicules à traction électrique, où le générateur est entraîné par un moteur à combustion interne, qui fait partie de régime général régulation. Ils utilisent la régulation combinée d'un moteur à combustion interne et d'un entraînement électrique de traction. Jetons un coup d'œil à certains de ces systèmes.

Les installations "moteur à combustion interne - générateur" constituent la principale source d'énergie pour un véhicule automobile à traction électrique. Le principal type de moteur à combustion interne est le diesel.

Les principales exigences pour la régulation du système "moteur à combustion interne - générateur": utilisation complète de la puissance maximale du moteur à combustion interne, indépendamment de l'inclusion - désactivation des charges auxiliaires, changements de température et de pression de l'air ambiant et autres facteurs; pas de surcharge du moteur à combustion interne en modes statique et dynamique ; la possibilité d'obtenir des modes de puissance partielle ; efficacité du moteur à combustion interne dans tous les modes; minimum de fumée et d'émissions nocives ; travailler dans des zones favorables au moteur à combustion interne ; réduction du niveau de bruit sur les modes partiels.

Régulation lorsque le générateur tourne à vitesse constante

En règle générale, un moteur à combustion interne fonctionne à vitesse constante sur un véhicule à charge fortement variable (tracteurs à traction électrique, citernes, niveleuses, racleurs). Il existe des options pour utiliser un moteur à combustion interne - un générateur comme centrale électrique dans le système d'énergie supplémentaire sur les véhicules super-lourds.

Le schéma fonctionnel de la régulation "moteur à combustion interne - générateur" à vitesse constante est illustré à la fig. 1.25.

L'unité de contrôle d'excitation est un comparateur multivoies. Puissance, courant, tension, vitesse de rotation sont comparés. Sur la base des rapports, un signal de commande delta (A) est généré.

Une augmentation de puissance s'accompagne d'une légère diminution de vitesse, et inversement. Une forte augmentation de la charge entraîne l'ajout d'une composante inertielle et une augmentation du couple total du moteur à combustion interne.

La valeur de courant est limitée à 1 jeu, puissance - P jeu et tension - et jeu.

Sur la fig. 1.26 montre les caractéristiques de sortie d'un générateur synchrone à différents courants d'excitation.

La régulation s'effectue selon le principe :

soit P ass T; R arrière - Ros>0 ; L>0 ; 1 VSG T, R 0C T-

Si P os a augmenté, alors l'image est opposée. Le canal de contrôle de puissance est le principal, les autres canaux fonctionnent comme des canaux de limitation pour un courant, une tension, une vitesse donnés. Soit Рzad = const, il s'est avéré que 1 os est supérieur à 1 zad. Delta devient moins que zéro, 1 vsg diminue, Р os diminue. La coupure de tension est mise en œuvre de manière similaire. Soit P ass \u003d const, il s'est avéré que p os

Riz. 1.25.

OVVG - enroulement d'excitation du générateur auxiliaire; TD - moteur thermique ; DChV - capteur de vitesse ; VG - générateur auxiliaire ; SG - générateur synchrone ; UV - redresseur commandé ; VI - capteur de tension ; VA - capteur de courant ; UM - multiplicateur ; BUV - unité de contrôle d'excitation ; PX - pédale d'accélérateur ; TED - moteur de traction ; R ass - puissance de tâche, W ; 1 jeu - réglage actuel A ; et cul - tension de tâche. DANS; Pos - puissance retour, W; 1 os - courant de retour, A; Uoc - tension de retour, V; 1 vsg - courant d'excitation du générateur synchrone, A; n os - vitesse de retour, rpm

Riz. 1.26.

Avantages du système : le circuit est toujours prêt à recevoir le maximum de puissance ; la protection contre la surcharge diesel lorsque les conditions externes changent est simplement mise en œuvre :

]^max = +P /T

où DM nom - pertes sur l'entraînement des mécanismes auxiliaires;

ДТ^ен - puissance des besoins propres du moteur à combustion interne ;

Р g - puissance du générateur.

Réponse élevée de l'accélérateur du véhicule ; peu de fumée à la réception sont également des avantages.

Inconvénients : consommation de carburant élevée en modes partiels, durée de vie réduite du moteur ; niveau de bruit élevé aux modes partiels.

Régulation pendant le fonctionnement du générateur

vitesse variable

La vitesse angulaire peut être contrôlée en douceur et par étapes. La régulation a pour mission de s'assurer que, dans les modes partiels, la puissance et la vitesse de rotation du moteur thermique correspondent à une consommation spécifique de carburant la plus faible possible.

Sur la base des données sur la consommation spécifique de carburant, une ligne de plus grande efficacité (LNE) est construite. Cette ligne passe par le point de puissance maximale et par les zones de consommation de carburant la plus faible.

Le schéma fonctionnel du système de contrôle pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne à vitesse angulaire variable est illustré à la fig. 1.27.

Les désignations dans le schéma sont les mêmes que pour la Fig. 1.25.

FP est un convertisseur fonctionnel qui génère un signal de commande conformément au LNE.

La famille des caractéristiques de sortie du générateur à différents niveaux de puissance, de tension et de courant est illustrée à la fig. 1.28.

Les canaux fonctionnent de la même manière que celle décrite précédemment.

Avantages du système : la régulation est mise en œuvre dans le sens de la plus grande efficacité ; protection contre la surcharge du moteur à combustion interne ; niveau de bruit réduit dans les modes partiels ; durabilité accrue du moteur à combustion interne.

Riz. 1.27.

Riz. 1.28.

Inconvénients du système : la valeur de P ass ne tient pas compte de l'évolution des besoins internes du moteur thermique, et la puissance n'est pas toujours prise en totalité ; augmentation de la consommation de carburant et de la fumée avec l'augmentation de la charge.

Contrôle combiné du moteur à combustion et du générateur

Sur la fig. 1.29 est un schéma fonctionnel de la régulation combinée d'un moteur à combustion interne et d'un générateur.

Lorsque la rampe de la pompe à carburant haute pression est déplacée, l'inductance de l'enroulement change et le signal I os apparaît.

Pour la détermination la plus précise de l'état du moteur, c'est-à-dire la possibilité de délivrer une puissance maximale et d'obtenir un fonctionnement économique, une correspondance est établie entre la vitesse de rotation et l'alimentation en carburant. Cette correspondance est réalisée par FP1. FP2 implémente la connexion entre pos et la puissance donnée.

Riz. 1.29. Schéma fonctionnel de la régulation combinée du moteur thermique et de la traction

Générateur:

HPFP - pompe à carburant haute pression; ID - capteur inductif faisant partie de la pompe à carburant haute pression (le capteur inductif est relié mécaniquement au rail de la pompe à carburant haute pression); FP - convertisseurs fonctionnels ; q 3 - alimentation en carburant donnée ; h os - approvisionnement en carburant actuel; Dq - signal différentiel pour l'alimentation en carburant; Vi - capteur de tension

Le système utilise deux signaux de référence. Réglage de la consommation de carburant et réglage de la puissance. Le signal de commande principal est P 3 . Il détermine les performances du système et l'erreur dynamique. La régulation selon R 3 s'effectue selon le principe considéré précédemment. Le signal Dts est correctif. Si pour un P 3 donné cos est excessif, alors P 3 diminue. Si c os s'avère insuffisant, alors P 3 augmente. Ainsi, la puissance électrique du générateur est liée à l'alimentation en carburant du diesel. Cette méthode de régulation est dite combinée.

Avantages du système: capacité à réaliser avec précision la pleine puissance du moteur diesel, quels que soient les changements d'environnement et les changements de charge; élaboration exacte des lignes de la plus grande rentabilité.

Les inconvénients du système se manifestent dans les modes transitoires.

Si, en régime permanent, la correspondance requise de l'alimentation en carburant et en air est fournie, alors dans les modes transitoires, elle diminue fortement, pour un véhicule à moteur, le nombre de modes transitoires prend une fraction importante du temps et s'élève à 20-30%. Les modes transitoires sont causés par une modification de l'action de commande du conducteur (déplacement de la pédale d'essence) et de la charge (détérioration des conditions de la route et des pentes).

Les plus gros problèmes sont associés au mode transitoire avec une augmentation de la vitesse ET de la PUISSANCE.

Régulation automatique

générateur auxiliaire

Le générateur auxiliaire est conçu pour alimenter les consommateurs auxiliaires et l'enroulement d'excitation du générateur. Si la charge du générateur auxiliaire n'est que l'enroulement d'excitation, on l'appelle l'excitatrice. Le générateur auxiliaire est utilisé sur les trains routiers lourds et les châssis lourds. Les excitatrices sont utilisées sur les camions à benne minière. A la sortie du générateur auxiliaire, une tension constante est maintenue dans la plage de régime de fonctionnement du moteur à combustion interne. Le schéma fonctionnel de la commande du générateur auxiliaire est illustré à la fig. 1h30.

Fonctionnement du circuit en modes statiques. Pour un donné UN un équilibre est maintenu entre pos et p ezad.

Riz. 1h30.Schéma fonctionnel du système de contrôle intégré du générateur auxiliaire :

DChV - capteur de vitesse ; VG - générateur auxiliaire ; SG - groupe électrogène ; UM - multiplicateur ; FP - convertisseur fonctionnel, détermine la dépendance n retour = Oui), correspondant à la ligne de plus grande efficacité ; a - angle de rotation du papillon des gaz; BDK - bloc de correction dynamique ; RM - régulateur de puissance

Soit p os > p ezad, alors le delta est supérieur à zéro, ce qui conduit à une augmentation de 1 dans le générateur de puissance. En conséquence, R os, n os i augmente. Avec la combinaison inverse, l'inverse est vrai - P os i, p 0С T. L'unité de correction dynamique est incluse dans le travail à p ezad T. Laissez a augmenter fortement (ouverture de l'amortisseur), p ezad T, p ezad » p os. Dans ce cas, l'unité de correction dynamique génère un signal DR, c'est-à-dire un signal de correction d'une grande valeur, réduisant ainsi pezad I à i, le moteur-générateur accélère sans charge. A la fin de l'accélération, la charge spécifiée est appliquée.

À ai le bloc de correction dynamique n'intervient pas dans le travail.

Un schéma similaire est utilisé sur le ZIL à quatre essieux et sur le LAZ.

Le circuit électrique du générateur auxiliaire est illustré à la fig. 1.31.

Riz. 1.31.Schéma du circuit de commande du générateur auxiliaire :

VG - enroulement de générateur triphasé; OVVG - enroulement d'excitation du générateur auxiliaire; AB - batterie de stockage ; UB1 -UBZ - redresseur contrôlé ; HB - redresseur de charge non contrôlé ; Yu1 - diode inverse; B - bouton de démarrage du générateur ; I - résistance de limitation de courant ;

TC - clé de transistor; T)2 - diode de protection

Travail de schéma. Le générateur est pré-tourné. B s'allume (sans fixation), 1 apparaît dans la chaîne : AB, OVVG, masse. Apparaît et M.

Nous ouvrons 5. La clé du transistor s'ouvre, 1 V apparaît, le long de la chaîne : VG, OVVG, U8. On obtient le mode d'auto-excitation du générateur. Le maintien du niveau de tension souhaité est effectué en allumant et en éteignant l'interrupteur à transistor.

Une des options circuit électrique système de contrôle automatique du générateur auxiliaire est illustré à la fig. 1.32.

L'optocoupleur à diode divise le circuit en deux parties. Le premier comprend un dispositif de comparaison - formations sur l'amplificateur opérationnel OUI et un amplificateur sur le transistor UTZ. La deuxième partie est exécutive et est un interrupteur à transistor TK.

RE vous permet d'obtenir un découplage potentiel entre les parties haute tension et basse tension du circuit. Le bloc égalise deux signaux par différence (et os - et il).

La valeur de la tension de référence est définie lors du réglage avec I 2.

Riz. 1.32. Circuit électronique du système de commande du générateur auxiliaire: T) - optocoupleur à diodes; OUI - amplificateur opérationnel ; DN - capteur de tension (transformateur avec redresseur); TP - convertisseur triphasé à thyristors (redresseur); et os - tension de retour ; et op - tension de référence 15 V

Les générateurs à essence et diesel sont des appareils qui convertissent énergie mécanique rotation de l'arbre du moteur à combustion interne en énergie électrique. Ils sont utilisés comme source d'alimentation temporaire ou permanente.

Lorsqu'on parle d'appareils autonomes qui génèrent de l'électricité, ils fonctionnent avec les expressions "générateur électrique" et "centrale électrique". Il n'y a pas de distinction claire entre ces termes, cependant, lorsqu'on parle de centrales électriques, ils désignent souvent des appareils assez puissants (plus de 15-20 kW) conçus pour un fonctionnement continu. Lorsqu'ils parlent de groupes électrogènes, ils désignent des unités mobiles de relativement faible puissance utilisées comme source d'alimentation de secours (d'urgence).

Le principe de fonctionnement des générateurs électriques est basé sur le phénomène d'induction électromagnétique, qui se manifeste dans ce qui suit. Lorsqu'un conducteur fermé tourne dans un champ magnétique, un courant électrique y apparaît (force électromotrice - EMF). L'amplitude de l'EMF dépend de la longueur du conducteur, de la densité du champ magnétique, de la vitesse de son intersection et de l'angle auquel les lignes de force magnétiques se croisent.

L'appareil des groupes électrogènes à essence et diesel

En général, un générateur électrique se compose d'un moteur à combustion interne avec tous les systèmes qui assurent son fonctionnement (réservoir de carburant, filtre à air, démarreur, silencieux, etc.) et le générateur (alternateur) lui-même, composé d'une partie mobile (rotor, armature ) et un stationnaire (stator). Dans le générateur, EMF n'est pas excité dans les conducteurs tournant dans un champ magnétique stationnaire, comme dans la figure ci-dessus, mais vice versa - dans les conducteurs stationnaires (dans l'enroulement du stator) en raison de la rotation du champ magnétique créé par le rotor.

Pour créer un champ magnétique, le rotor peut être constitué d'aimants permanents (générateurs asynchrones) ou comporter un enroulement alimenté pour créer un champ magnétique (générateurs synchrones). Et en modifiant le nombre de pôles au niveau du rotor, vous pouvez obtenir la fréquence de tension requise (50 Hz) à différents régimes moteur. Par exemple, pour obtenir une fréquence de tension de 50 Hz dans le circuit illustré ci-dessus, le rotor doit tourner à une vitesse de 3000 tr/min, et dans le circuit illustré ci-dessous - 1500 tr/min.

Le circuit du générateur triphasé n'est pas beaucoup plus compliqué :

Ainsi, lorsque le rotor tourne par le moteur à combustion interne, une force électromotrice est induite dans les enroulements du stator, ce qui crée une tension alternative dans ceux-ci, qui est utilisée pour alimenter l'un ou l'autre appareil - un consommateur d'énergie.

La figure ci-dessous montre un générateur à essence compact de 2,75 kVA.

Générateur essence 2,75 kVA : 1 - cadre, 2 - moteur, 3 - générateur, 4 - filtre à air, 5 - réservoir de gaz, 6 - silencieux, 7 - panneau avec prises.

Triphasé et monophasé

Selon le nombre de phases et l'amplitude de la tension de sortie, les générateurs électriques peuvent être monophasés (220V) et triphasés (380V). Dans le même temps, vous devez comprendre que les consommateurs d'énergie monophasés peuvent également être alimentés par un générateur triphasé - s'allumant entre phase et zéro.

Lors de l'utilisation d'un groupe électrogène triphasé, le phénomène de déséquilibre de phase doit être pris en compte. Il est nécessaire d'observer une égalité approximative (qui ne diffère pas de plus de 20-25%) de la somme des puissances des appareils connectés à différentes phases, alors qu'il est nécessaire que la charge sur une phase ne dépasse pas 1/3 de la puissance du générateur.

En plus des générateurs triphasés pour 380V, il existe également des générateurs triphasés pour 220V. Ils ne servent qu'à l'éclairage. En allumant entre phase et zéro, vous pouvez obtenir une tension de 127V.

De nombreux modèles de générateurs peuvent produire 12V.

Synchrone et asynchrone

De par leur conception, les générateurs (alternateurs) sont asynchrones et synchrones. Pour les armatures asynchrones, il n'y a pas d'enroulements, seule son aimantation résiduelle est utilisée pour exciter la FEM.

Cela permet d'assurer la simplicité structurelle et la fiabilité de l'appareil, la fermeture de son boîtier et la protection contre la poussière et l'humidité. Cependant, cela se fait au prix d'une faible capacité à supporter les charges de démarrage qui surviennent lors du démarrage d'équipements à puissance réactive, parmi lesquels figurent notamment les moteurs électriques. Par conséquent, les dispositifs asynchrones sont mieux utilisés pour les charges résistives.

Un générateur synchrone a des enroulements d'induit qui sont alimentés.

En modifiant sa valeur, le champ magnétique et, par conséquent, la tension de sortie sur les enroulements du stator sont modifiés. Le réglage des paramètres de sortie est effectué à l'aide d'un retour de tension et de courant, mis en œuvre sous la forme d'un simple circuit électrique. Grâce à cela, le générateur synchrone maintient la tension dans le réseau avec une plus grande précision que le générateur asynchrone et tolère facilement les charges de démarrage à court terme.

Les inconvénients des générateurs synchrones incluent la présence d'un balai sur le rotor, à travers lequel le courant lui est fourni. Pendant le fonctionnement, les brosses surchauffent et brûlent, leur ajustement se détériore, la résistance augmente, entraînant une surchauffe supplémentaire de l'ensemble. De plus, l'étincelle du contact mobile crée des interférences radio.

Les modèles modernes de générateurs synchrones sont équipés de systèmes d'excitation sans balais sur un enroulement de rotor. Ils ne présentent pas les inconvénients liés à la présence d'un ensemble balai.

Des alternateurs synchrones sont installés sur la plupart des générateurs.

générateurs onduleurs

Le principe de fonctionnement d'un générateur onduleur est le suivant. Le courant alternatif sortant du générateur (alternateur) entre dans le bloc redresseur (étape 1, figure ci-dessous), où il est converti en courant continu (étape 2). Après avoir lissé les ondulations (filtrage) avec des filtres capacitifs (étape 3), le signal est envoyé à l'unité de convertisseur à transistor ou à thyristor, où le courant continu est reconverti en courant alternatif (étape 4).

Seulement maintenant, obtenir même une sinusoïde satisfaisante à la sortie n'est pas une affaire bon marché, les fabricants de générateurs onduleurs, économisant sur des composants coûteux, créent quelque chose à la sortie de leurs générateurs qui ne ressemble qu'à distance à une sinusoïde, et plus le générateur est bon marché, moins la forme de la tension de sortie ressemblera à une sinusoïde.

Forme d'onde de tension représentée couleur bleue Ce n'est pas une exception, mais une réalité omniprésente. Non seulement un ordinateur ne peut pas être connecté à un générateur onduleur avec une telle tension, mais aussi des ampoules. Avant d'acheter, vous devez absolument savoir à quel point la forme de la tension de sortie est proche d'une sinusoïde, car. même le coût élevé et la renommée de l'entreprise ne garantissent pas que le fabricant n'a pas économisé sur les détails.

La haute qualité de la forme d'onde de la tension de sortie est obtenue non seulement par l'onduleur, mais également par l'utilisation d'un générateur triphasé au lieu d'un monophasé, car dans ce cas, immédiatement après le redresseur (étape 2), un un signal beaucoup plus uniforme est obtenu.

Usage correct Les générateurs à essence de type onduleur contribuent à la sécurité et à la longue durée de vie de tous les appareils électroniques nécessitant une tension de haute qualité. De plus, ces types de générateurs de gaz ont un faible poids, de petites dimensions, un niveau sonore réduit. En plus de tous les avantages, les groupes électrogènes à essence à onduleur permettent de contrôler le régime moteur en fonction de la charge, ce qui permet d'économiser du carburant.

Après tout, la plupart des générateurs domestiques fonctionnent au moins 70 % du temps avec une charge minimale. Les générateurs à essence conventionnels doivent maintenir 3000 tr/min dans n'importe quel mode de fonctionnement (pour que la fréquence actuelle soit de 50 Hz). En mode de charge minimale, bien qu'ils consomment moins de carburant, mais seulement légèrement. Le générateur onduleur est dépourvu de cette limitation et, à charge minimale, peut ralentir jusqu'à 1000-1200 tr/min. De ce fait, dans ce mode, consomme 2 à 3 fois moins de carburant qu'un générateur conventionnel. Et en raison du régime moteur inférieur, le générateur fait moins de bruit.

Les inconvénients des générateurs onduleurs par rapport aux générateurs conventionnels sont :

Prix élevé. Si le prix d'un générateur de gaz à onduleur n'est pas beaucoup plus élevé que d'habitude, il est fort probable qu'il n'y ait pas de tension sinusoïdale à la sortie.
L'absence (à de rares exceptions près) de modèles d'une puissance supérieure à 7 kW.
Moins de fiabilité. Comme vous le savez, la complexité de l'équipement diminue sa fiabilité. De plus, l'électronique du générateur onduleur peut ne pas supporter les courants d'appel des moteurs de l'équipement connecté, comme une pompe.

Générateurs à essence

Les générateurs à essence utilisent des moteurs à essence comme entraînement. Les générateurs à essence sont généralement des modèles portables relativement légers, compacts, refroidis par air et d'une puissance relativement faible (jusqu'à 10 kW).

Ils fonctionnent au carburant A-92 ou A-95 et sont principalement utilisés comme source d'alimentation de secours lors d'une panne de courant temporaire ou pour alimenter un outil électrique dans des endroits où il n'y a pas d'alimentation électrique.

La ressource des groupes électrogènes à essence est relativement faible - 500 à 2500 heures (les groupes électrogènes à moteur à deux temps ont la plus petite ressource). Cependant, certains modèles dans lesquels sont installés des moteurs à quatre temps avec cylindres en fonte, soupapes en tête et alimentation en huile des pièces frottantes sous pression peuvent atteindre une ressource de 4000 heures ou plus.

Deux temps et quatre temps. Les moteurs de générateurs à essence peuvent être à deux temps et à quatre temps. Leur différence est due aux caractéristiques générales de conception des moteurs 2 temps et 4 temps - c'est-à-dire les avantages de ces derniers par rapport aux premiers en termes d'économie et de durée de vie.

Les générateurs électriques à moteur à deux temps sont plus petits et plus légers, ils ne sont utilisés que comme sources d'alimentation de secours en raison de leur faible ressource d'environ 500 heures.

Les génératrices à essence avec moteurs 4 temps sont conçues pour une utilisation beaucoup plus active. Selon la conception, leur durée de vie peut atteindre 4000 heures ou plus.

Le dispositif d'un moteur à essence à quatre temps (Honda) avec un agencement de soupapes en tête: 1 - filtres à carburant, 2 - vilebrequin, 3 - filtre à air, 4 - partie du système d'allumage, 5 - cylindre, 6 - soupape, 7 - palier de vilebrequin.

Caractéristiques de conception. Les caractéristiques de conception du moteur à combustion interne (ICE) d'un générateur à essence qui affectent sa ressource comprennent la qualité du matériau à partir duquel le bloc-cylindres est fabriqué, l'emplacement des soupapes et le mode d'alimentation en huile des pièces frottantes.

Les alternateurs avec un bloc-cylindres en aluminium sont peu coûteux, mais leur ressource est également faible - environ 500 heures. Les moteurs avec cylindres en fonte et soupapes latérales ont une ressource d'environ 1500 heures. Les générateurs avec moteurs à combustion interne avec cylindres en fonte, soupapes en tête et alimentation en huile des pièces frottantes sous pression, en plus d'une longue durée de vie (environ 3000 heures), ont une consommation de carburant réduite et un faible niveau sonore. Cependant, ils sont beaucoup plus chers que les premières options.

L'avantage de la disposition des soupapes en tête est dû au fait qu'elle permet de réduire la surface de la chambre de combustion et, par conséquent, l'échauffement des pièces du moteur. De plus, le taux de compression est augmenté, ce qui entraîne une augmentation de l'efficacité du moteur. Les soupapes en tête sont abrégées en OHV (overhead-valve, voir photo ci-dessus).

Les générateurs à essence peuvent être monocylindres ou bicylindres. Les générateurs avec un moteur bicylindre en V à quatre temps sont des unités puissantes.

Avantages et inconvénients des générateurs à essence. En plus d'une légèreté et d'une compacité relatives, les avantages des générateurs à gaz incluent un faible coût, un niveau de bruit inférieur (par rapport aux générateurs diesel), la possibilité de travailler sans problème dans le froid.

Le niveau de bruit inférieur (un générateur électrique avec un moteur à essence à deux temps est beaucoup plus bruyant qu'un à quatre temps) est dû à caractéristiques communes fonctionnement d'un moteur à essence à combustion interne. Cependant, le générateur de gaz est toujours très bruyant et un boîtier avec isolation phonique peut le rendre silencieux.

Mais le principal avantage des générateurs à essence par rapport aux générateurs diesel est leur prix inférieur.

Les inconvénients comprennent une ressource relativement faible et une consommation accrue d'essence (par rapport au carburant diesel dans les générateurs diesel).

Quant à la ressource, elle peut être prolongée par un entretien rapide et de haute qualité et l'utilisation de carburant de haute qualité. Il est nécessaire de changer l'huile, les filtres, les bougies en temps opportun, de contrôler le serrage des joints boulonnés, etc.

Générateurs diesel

Le générateur diesel utilise un moteur diesel comme entraînement. Les générateurs diesel sont principalement utilisés lors de longues pannes de courant. C'est dans ces cas qu'ils maximisent leurs avantages. Cependant, si nécessaire, ils peuvent également être utilisés comme secours pour les pannes de courte durée.

Les générateurs diesel ont une large gamme de puissance - de 2 à 200 kW et plus.

La ressource de leur travail est également impressionnante. Cela dépend de la conception et des paramètres du générateur (principalement du nombre de tours et du type de refroidissement) et peut varier dans une large plage - de 3000 à 30000 heures ou plus.

Lors de l'utilisation d'un générateur diesel, il est important de savoir que le fonctionnement à faible charge ou au ralenti est préjudiciable aux moteurs diesel. Ainsi, dans les instructions d'utilisation, il peut y avoir une exigence de ne pas tourner au ralenti pendant plus de 5 minutes et de travailler avec une charge de 20 % pendant pas plus d'une heure (les chiffres peuvent être différents, par exemple 40 %). Cela démarrera le générateur au ralenti. Il existe des recommandations, sous forme de mesure préventive, toutes les 100 heures de travail pour effectuer une charge à 100%, d'une durée d'environ 2 heures. Étant donné que l'inflammation du carburant dans un moteur diesel se produit en raison de haute températureà la fin de la course de compression de l'air et de l'alimentation en carburant au bon moment, et au ralenti, la température moyenne du cycle diminue, cela entraîne une perturbation du processus de formation du mélange, une combustion dans le cylindre et une combustion incomplète du carburant. Ce qui, à son tour, entraîne la formation de dépôts persistants dans le cylindre, le collecteur d'échappement, la cokéfaction du gicleur, la dilution de l'huile dans le carter par le carburant non brûlé et la perturbation du système de lubrification.

Vitesse. Par nombre de tours générateurs diesel subdivisé en basse vitesse (1500 tr/min) et haute vitesse (3000 tr/min). Les premiers ont des avantages opérationnels plus élevés. Ils ont une faible consommation de carburant et un faible niveau de bruit, des ressources élevées. Ils sont généralement utilisés comme source permanente d'électricité en l'absence de celle-ci. Leurs inconvénients incluent un prix élevé.

Les générateurs équipés de moteurs à grande vitesse ont une consommation de carburant plus élevée que ceux à basse vitesse, un niveau de bruit accru et une ressource plus courte. Leur principal avantage est leur petit prix.

La ressource réduite des générateurs à grande vitesse s'explique simplement. L'intensité de l'usure dépend du nombre de tours de l'arbre, plus elle est élevée, plus l'usure est importante.

Refroidissement. Le refroidissement du moteur dans les générateurs diesel peut être à air ou à liquide. Les appareils refroidis par air sont principalement des générateurs de faible puissance (jusqu'à 10 kW) avec une vitesse de 3000. Les générateurs diesel refroidis par liquide (eau ou antigel) sont de grands modèles fixes. À la base, ce sont des centrales électriques, généralement à basse vitesse (1500 tr / min), mais il en existe aussi à grande vitesse (3000 tr / min).

Générateur diesel (15 kW) avec refroidissement liquide. Le liquide de refroidissement du moteur est refroidi dans un radiateur soufflé par un ventilateur

Avantages et inconvénients des générateurs diesel. Parmi les principaux avantages des générateurs diesel figurent une puissance élevée, des paramètres stables d'électricité produite, une faible consommation de carburant diesel (nettement inférieure à la consommation d'essence des générateurs à essence) et une longue durée de vie. Il convient de noter le faible risque d'incendie dû au type de combustible. Ce sont ces avantages qui les rendent les plus adaptés à un fonctionnement continu en l'absence de réseaux électriques.

Parmi les inconvénients figurent le coût élevé par rapport aux générateurs à essence, une masse importante, un niveau de bruit élevé, un démarrage manuel plus difficile, l'impossibilité de démarrer par temps froid sans préchauffage, l'inadmissibilité de travailler avec une charge inférieure à 20-40%, relativement complexe et coûteux réparations. Bien que, en ce qui concerne ce dernier, cet inconvénient puisse bien être compensé par la fiabilité et la durabilité des générateurs diesel. Un niveau de bruit élevé se produit principalement au ralenti. Lorsque vous travaillez sous charge, cet inconvénient se manifeste dans une bien moindre mesure.

La combinaison des inconvénients et des avantages des moteurs diesel détermine la portée de leur application - c'est-à-dire grande rapidité d'utilisation en tant que sources de tension constante et beaucoup moins - en tant que secours lors de pannes de courant à court terme.

Si un générateur diesel est utilisé pendant longtemps comme principale source d'électricité, il est finalement en mesure, grâce aux économies de carburant, de faire économiser de l'argent à son propriétaire, malgré le prix plus élevé.

Ainsi, un générateur diesel pour une résidence d'été, dans la plupart des cas, n'est pas une option. Étant donné que le plus souvent, un générateur pour une résidence d'été est acheté comme source d'électricité de secours et de faible puissance, et les générateurs diesel sont les plus efficaces en tant que permanents et / ou sources puissantesénergie.

Générateurs de gaz

Selon le principe de fonctionnement et à l'extérieur (ils peuvent avoir un réservoir d'essence), les générateurs de gaz ne diffèrent pas de ceux à essence. La seule différence est que le gaz est utilisé comme carburant pour le moteur à combustion interne.

Il existe plusieurs types de générateurs de gaz : gaz liquéfié(mélanges de propane et de butane, en abrégé GPL - Gaz de Pétrole Liquéfié), méthane (utilisant du gaz de réseau, GN - Gaz Naturel), gaz liquéfié et de réseau (GPL/GN), générateurs universels d'essence à gaz adaptés à l'origine pour fonctionner au gaz liquéfié et de l'essence.

Avantages et inconvénients des générateurs de gaz. Les générateurs à gaz présentent certains avantages par rapport aux générateurs à essence et diesel.

La ressource de fonctionnement du générateur électrique au gaz est supérieure à celle de l'essence. Cela est dû au fait que lors de la combustion du gaz, moins de substances se forment qui provoquent l'usure des pièces du moteur et que le film d'huile n'est pas lavé des surfaces de travail des cylindres et des pistons au démarrage du moteur.

Le travail des groupes électrogènes à gaz est facile à automatiser - en raison des caractéristiques du carburant. Lorsque les générateurs sont connectés au réseau de gaz, la nécessité de le réapprovisionner disparaît.

Les inconvénients incluent l'explosivité potentielle du gaz et la nécessité d'utiliser des bouteilles (ou de se faire alimenter en gaz de réseau).

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