Explication Alternateur / Regulateur de voiture

[BaliBaloBab]

Bonjour à tous !

Si je viens vers vous aujourd'hui, c'est que je suis un peu paumé sur le sujet mis en titre, malgré les recherches que j'ai pu effectuer jusque là.
Je suis en première année d'école d'ingénieur et dernièrement on nous a un peu expliqué les alternateurs, moteurs tout ça tout ça, ainsi qu'un exemple d'alternateur de voiture (et vite fait, son électronique). Pourtant, il y a plusieurs choses que je ne comprends pas bien sur ce système. Le pire étant que j'ai du mal à mettre des mots sur ce qui me dérange (mais je vais tenter de m'expliquer !)

Tout d'abord, si j'ai bien compris, dans une auto, on dispose d'un alternateur (machine synchrone à rotor bobiné ou aimants permanents) qui, de par son fonctionnement, produit du courant pour recharger une batterie (en gros).

Plus en détail, lorsque le rotor de l'alternateur tourne, de par l'induction qu'il créé, sa variation et la loi de Lenz, on crée une force électromotrice dans chaque bobine du stator (triphasé généralement je suppose). La machine créé donc un système de tension / courant triphasé. Ce système de tension/courant est ensuite redressé par un pont de diode. On a donc en sorti une tension et un courant continu (jusque là j'ai bon ?). Ensuite un régulateur de tension permet d'imposer une tension de 14V aux bornes de la batterie (valeurs usuelles il me semble pour les batteries lors de la charge).

Il y a plusieurs choses que je ne comprends. Tout d'abord le régulateur : il a pour rôle de maintenir la tension à sa sortie à une valeur de 14V. Mais la batterie, elle, n'impose-t-elle pas aussi son propre potentiel de 12V ? On connecterait donc deux sources de tension ensemble ?

Ensuite au niveau du courant qui est absorbé par la batterie : J'ai lu à plusieurs reprise qu'il était bien de recharger une batterie à C10 (dixième de sa capacité). Mais comment contrôle-t-on ce courant, si on dispose d'une régulation en tension ? Qu'est-ce qui empêche à l'alternateur de produire plus de courant ? Alors bien sûr dans le cas d'un alternateur à rotor bobiné j'ai lu qu'on jouait sur le courant inducteur. Mais dans le cas d'une machine à aimants permanents, le flux n'étant pas réglable, comment peut-on gérer cela ?

Pour moi, on ne peut régler que la tension ou le courant. Sachant que l'on souhaite 14V aux bornes de la batterie pour la charger, je comprends la régulation de tension. Cependant, le courant produit augmente avec la vitesse de rotation de la machine. Comment contrôler cette composante si la tension est déjà contrôlée ?

J'espère avoir été assez claire De toute manière, d'autres questions vont certainement émerger au fur et à mesure.

Merci à tous !
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[PIXEL]

le régulateur de charge stabilise le courant pour que l'accu ne dépasse pas 14V , sinon ça bout vécu
et bonjour pour nettoyer l'acide dans le moulin....

lis un petit traité sur les accus au plomb....

http://ni-cd.net/

tout y est , c'est au point depuis 100 ans...

[zibuth27]

hello,

l'alternateur produit une tension !
cette tension va effectivement s'opposer à la tension de batterie et tu relies bien deux sources de tension ensemble
imagines donc ce qui détermine le courant

l'alternateur, contrairement à l'antique dynamo, possède une limitation de courant approximative
dans le cas d'une machine à aimants permanents, tu as bien saisi qu'on a un problème, vois un peu du coté des régulateurs shunt

effectivement ta "loi" de c/10 est violée, mais il y a bien d'autres exigences de la batterie qui ne sont pas respectées
- tension en fonction de la température
- légère surcharge permanente pour déstratifier par ébullition
- composante alternative du courant
- phases d'égalisation des cellules
-...

les fabricants oublient joyeusement tout cela, et on a comme résultat que 44% des pannes auto sont d'origine électrique dont 75% la batterie et 28% le démarreur (ce qui va fortement augmenter avec les start/stop sur démarreur classique (source ADAC, statistiques 2013, qui fait la totalité des dépannages en RFA et compte 19 millions de membres)

le système électrique auto semble optimisé pour les finances du fabricant (et aussi pour assurer du boulot aux garagistes)

avec la rotation, c'est la fem à vide qui augmente, mais le régulateur interrompt le courant inducteur, donc la tension de sortie s'écroule


saluts

[trebor]

Bonsoir à tous,

Une batterie déchargée opposera une plus faible force contre électromotrice et le courant de charge produit par l'alternateur sera donc plus important et inversement.

Lorsqu'on arrête le moteur et qu'on mesure directement la tension aux bornes de la batterie, sa tension est très proche de la tension de charge que fournissait l'alternateur.
Puis petit à petit si la batterie est en bonne état et chargée à 100%, cette tension qui est proche de 14 V va retomber à 12,7 volts.

Voilà pourquoi le courant ne peut pas augmenter malgré que la vitesse de l'alternateur augmente.

La lampe témoin de décharge ( ou charge ) s'éteint car elle reçoit une tension identique de chaque côté de ses bornes, si ce n'est pas le cas, elle reste éclairée faiblement.

La batterie prenant le courant qu'elle a besoin en fonction de son état de charge faible ou important voir complet et dans ce cas ne permettant qu'un courant faible d'entretien de 3 à 5 Ampères.

Mais voyons d'autres avis ?

Bonne soirée

[A voir en vidéo sur Futura]

[RevaMD]

Salut,

En effet si la batterie est dechargée, rien ne limite le courant mis à part le courant maximum prevu par l'alternateur et celui ci peut largement depasser C/10 en debut de charge.

Maintenant sur les alternateurs modernes, il ya une sonde de tention (qui alimente l'induit au passage) afin de mesurer constament la sortie de l'alternateur et de réguler à 14V environ. Un probleme reccurent avec un répartiteur de charge sur 2 batterie isolée (demarrage et servitude) nécessite de piloter cette sonde par un peu d’électronique pour compenser les pertes de commutation.

Les constructeurs auto jugent que c'est inutile car la batterie n'est pas censée etre déchargée apres 1 coup de démarreur mais il est largement possible de reguler ce courant comme il faut.

[BaliBaloBab]

Ok merci pour vos réponses !

@PIXEL : J'ai lu un peu tout ce que ton site proposait. Effectivement il faut stabiliser à la fois le courant et la tension mais dans la plupart des cas, on joue sur le courant inducteur pour "réguler" le courant délivré par l'alternateur. Donc pour des machines à rotor bobiné. Dans le cas des aimants permanents.... Ça rejoint ce que qu'a dit @zibuth27 : voir du côté des régulateurs shunts .

J'ai regardé un peu cette technologie avant de venir vous poser mon problème mais je trouve ça un peu "bourrin" comme méthode. On dévie juste le trop plein de courant dans une résistance de puissance. Autant dire que ça doit chauffer sévère parce que, pour moi, comme tu as confirmé qu'on connectait bien deux sources de tension, on a donc en charge 14V qui sont relié à 12.7V (en gros). Dans ce cas, de ce que je comprends, le courant appelé serait alors égal à Vc/r (où r est la résistance interne de la batterie, Vc la chute de tension, donc 2V). Pour peu que la résistance interne soit de quelques mOhms, on aurait donc près de 1.3kA d'appelé par la batterie !? Je sais que je me plante mais où ?

En somme, d'après ce que vous dites @RevaMD et @trebor, c'est en contrôlant les 14V qu'on va contrôler implicitement le courant débité. Supposons qu'on ait directement un redresseur thyristor qui fasse qu'on ait à chaque instant 14V en redressé lorsque l'alternateur tourne. Qu'est-ce qui empêcherait, même en imposant ces 14V, à l'intensité de grimper en flèche ? (En reprenant l'exemple des 2kA, et je parle dans le cas particulier des aimants permanents)

[RevaMD]

si avec 2kA, ta batterie qui reste stoikement à 12.7V, rien n'empeche cette intensité sauf la resistance interne du générateur et du recepteur, ce qui en fait un cas theorique mais iréel. C'est pas mal la regul par l'induit, même si on degrade le flux et donc la fem max à un regime x, soit le rendement ( pertes dans le redressement sur une fem faible = pas top)

[CaptainElec]

Bonsoir, si tu imposes une tension aux bornes de la batterie supérieure à celle à ses bornes (C'est la condition pour la recharger), le courant ira (Sur la borne +) de l'alternateur vers la batterie étant donné que le courant va toujours vers le potentiel le plus faible, la batterie se comporte alors comme une charge et non plus comme une source puisque conventionnellement, le produit tension×intensité est positif, elle n'impose donc plus sa tension.
Après, il ne faut pas oublier que la batterie possède une résistance interne et c'est à mon avis de ça que dépend le courant mais je suis pas sûr à 100% de ce que je dis.

[CaptainElec]

Edit : J'ai dit une bêtise en affirmant que la batterie n'imposait plus sa tension ; si tu dessines le schéma, tu auras le courant fléché dans le sens opposé de la tension, donc en convention récepteur, comme pour une charge classique

[zibuth27]

hello,


Malgré son coté bourrin, le régulateur shunt avec alternateur à aimants permanents est utilisé dans les motos. L'élément shunt est soit une Zener (parfois deux en parallèle avec problèmes d'appariement) pour une ancienne génération de motos anglaises, soit un thyristor par phase qui court-circuite l'alternateur à la masse. Malgré sa "barbarie" c'est le montage le plus utilisé en motos.
Ça chauffe pas tant que cela, le courant est certes max, mais la tension est réduite à celle du thyristor amorcé, la puissance reste raisonnable d'autant plus que l'alternateur est "refroidi" par l'huile moteur. On commence à voir poindre quelques régulateurs shunt avec transistor MOS.

Attention, la tension batterie n'est plus 12,7V, mais la tension régulée "14"V moins la chute consécutive à la décharge par les utilisateurs. Le 12,7 n'est atteint qu'au repos, en quelques heures après la fin de charge.

La modélisation de la batterie n'est pas évidente, tous les éléments variant avec la température et l'état de charge. Tu en trouves facilement, mais sans grandeur. Si tu as un bon modèle, merci de le communiquer.

On n'utilise jamais un régulateur à thyristor série : il faut le désamorcer !

Ce qui empêche le courant de grimper aux rideaux est l' "impédance" de l'alternateur, mélange d'impédance des enroulements, de réaction magnétique et de la résistance des diodes et du câblage. Vois la courbe jointe d'une famille d'alternateurs (Valéo des 80-90s, je crois) montrant la limitation en courant. Cette limitation est toujours supérieure à c/10.


saluts

[Kakiek]

Bjr a tous,
un point a ne pas oublier, sur une voiture, l'aternateur va en même temps qu'il recharge la batterie, aussi alimenter les autres consommateurs actif (chauffage, feux av/arr, feux stop, dégivrage, etc.) et comme les véhicules modern emportent de plus en plus d'électronique .... , ne parlons pas encore du système start/stop qui va soliciter un peu plus de l'energie stocké dans la batterie et de par ce fait également l'alternateur.

[Dynamix]

Salut

Tout d'abord, si j'ai bien compris, dans une auto, on dispose d'un alternateur (machine synchrone à rotor bobiné ou aimants permanents) qui, de par son fonctionnement, produit du courant pour recharger une batterie (en gros).

Pour charger la batterie quand elle en a besoin , en général après un démarrage .
La batterie ne sert que quand le moteur est coupé . Le reste du temps c' est l' alternateur qui fournit le courant .

[CaptainElec]

La batterie ne sert que quand le moteur est coupé . Le reste du temps c' est l' alternateur qui fournit le courant .

Tout à fait, car la batterie ne peut pas être à la fois source et charge