Groupe électrogène connecté au secteur

[alopex]

Je précise tout de suite que je n’ai pas l’intention de faire ce genre de raccordement mais seulement de comprendre ce qui se passe… Merci de me dire s’y j’interprète bien ou de me corriger.
Considérons un groupe électrogène comprenant un moteur diesel et un alternateur (génératrice synchrone) couplé au réseau EDF (imaginons que c’est une cogénération avec vente à EDF).
Pour que mon alternateur débite du courant, il faut que sa tension soit légèrement supérieure à celle du réseau. Est-ce exact ?
Si je veux produire une puissance constante (besoin du réseau supposé non limitant), je dois donc faire varier la tension de la génératrice pour maintenir un écart constant avec le réseau qui lui-même fluctue en fonction de la charge totale qu’il supporte. Je dois donc faire varier mon courant d’excitation pour régler la tension et maintenir le courant débité constant. Est-ce exact ?
En l’absence d’une telle régulation, lorsque la tension du réseau baisse, mon courant débité augmente et donc aussi le couple résistant sur l’arbre moteur. Le moteur va donc avoir tendance à ralentir ce qui diminue sa puissance à charge constante. En même temps la tension de l’alternateur baisse aussi avec la diminution de vitesse et donc de la variation de flux. Le courant doit alors baisser et je pense qu’alors je vais observer des oscillations de puissance, est ce exact ?
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[LPFR]

Au revoir.
En réalité, vous n'avez pas besoin que la tension soit plus élevée que celle du secteur, il suffit qu'elle soit légèrement en avance de phase.
Et en gros, ça se règle tout seul. Si vous alimentez votre groupe en puissance constante (quantité de combustible par unité de temps constante), et qu'il fournit moins de puissance que celle qui correspond au réglage, le générateur va "essayer d'aller plus vite" (en tournant à plus de 50 Hz). Ceci lui fait avancer en phase par rapport au secteur, ce qui lui fait fournir plus de puissance et le fait ralentir jusqu'à ce que va vitesse soit exactement égale à celle du secteur.
Imaginez quelques dizaines de personnes en train de pousser (ou tirer) un camion. Une personne poussera le camion à la vitesse du camion, qu'il pousse plus ou moins fort. La vitesse du camion ne changera pratiquement pas avec son effort. S'il pousse fort, il communiquera plus de puissance que s'il appuie mollement.
C'est la même chose pour votre générateur: il tournera toujours à 50 Hz, quelque soit la puissance qu'il fournira au réseau. Son avance de phase changera d'un chouïa suivant que vous injectiez plus ou moins d'essence dans le moteur.
Pour l'EDF, le problème est de se débrouiller pour que l'ensemble des centrales ne fournisse pas plus de ce qu'il est nécessaire, car la vitesse du camion (la fréquence du secteur) augmenterait.
Au revoir.

[alopex]

Hello et merci pour ces infos.
Je conçois que le débit de courant d'un petit générateur couplé au réseau national
puisse résulter d'un léger déphasage avec le secteur sans qu'il soit nécessaire de jouer
sur la valeur même de la tension. Par contre, il ne doit pas en être de même pour les
grosses centrales de puissances équivalentes débitant dans le réseau? J'imagine
qu'elles doivent être rigoureusement synchrones et en phase sinon on aurait un
signal résultant avec des harmoniques importantes? Dans ce cas de figure je ne vois
pas comment ils peuvent ajuster leur fonctionnement sans jouer sur la tension aux
bornes des génératrices?

[alopex]

Hello,
Oups je me demande si je n'ai pas dit une bêtise (de plus...). Quand on additionne trois sinus de même fréquence
même déphasés on obtient toujours un sinus de même fréquence?? Ce n'est pas comme pour les fréquences ou
3 sinus de fréquences différentes additionnés ne font pas un sinus.

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour.
Dans tous les cas, et pour les raisons que je vous ai expliquées, les centrales restent strictement synchrones avec le réseau. Leur déphasage dépend de la puissance fournie et il est extrêmement faible.
Mais il est évident que l'EDF ajuste la tension et la puissance fournie par chaque centrale pour que le réseau soit à la bonne tension et que les 50 Hz soient respectés très rigoureusement.

Et effectivement, l'addition de sinusoïdes de même fréquence (amplitudes et phases quelconques) donne toujours une sinusoïde de même fréquence.
Au revoir.

[stefjm]

Bonjour,
En complément de ce qu'a dit LPFR concernant la puissance.

Si vous excitez plus votre génératrice synchrone, vous fournirez de la puissance réactive au réseau EDF. (si vous l'excitez moi, vous en consommerez)
C'est un résultat assez intuitif, si on se souvient que la création d'un champ magnétique par un courant ne consomme pas d'énergie, car l'énergie stockée dans une bobine est de toute façon rendue.
Quand on passe en sinus (ce que fait la machine synchrone, parce qu'elle tourne), on a donc une puissance réactive réglable grâce à l'excitation.

Pour la puissance active de la machine, cf LPFR.


Les grandeurs importances pour une machine synchrone marchent par couples :

P,Q : puissances active et réactive qui peuvent être positives ou négatives.

angle du courant vers la tension d'alimentation : Déphasage de la machine (cos phi) (qui détermine si Q est positif ou négatif)
et
angle de la fem vers la tension d'alimentation. (qui détermine si P est positif ou négatif.)

Une machine synchrone tourne donc toujours à vitesse constante en régime permanent.
Sa fem peut être en retard ou en avance d'au plus 90° par rapport à la tension d'alimentation. (si on fait plus, la machine décroche)

Cordialement.

[stefjm]

Dans tous les cas, et pour les raisons que je vous ai expliquées, les centrales restent strictement synchrones avec le réseau.

Elles y restent car il y a des asservissements partout. Cela ne se fait pas tout seul.

Leur déphasage dépend de la puissance fournie et il est extrêmement faible.

Cette partie est délicate car ces déphasages dépendent des machines productives et de la consommation.
Une petite machine (peu puissante devant les autres) pourra déphaser de +-pi/2 au plus par rapport aux autres sans que cela porte trop à conséquence. (ce qui n'est pas faible)

Mais il est évident que l'EDF ajuste la tension et la puissance fournie par chaque centrale pour que le réseau soit à la bonne tension et que les 50 Hz soient respectés très rigoureusement.

Oui pour la bonne tension (c'est vital pour l'appareillage) et non pour le 50Hz. (c'est secondaire)

En fait, le 50Hz est très précis si on l'évalue sur une durée de l'ordre de la journée. (Je ne me souvient plus ni de la précision, ni de la durée, mais ça doit se retrouver dans les spécifications EDF)
Transitoirement, il peut y avoir des chutes de fréquence en cas de sous production (ou des pics de fréquence en cas de surproduction).
Et c'est justement grâce à cette souplesse qu'on peut régler l'équilibre production-consommation. (sinon c'est le black-out...)

Quand les temps sont plus calmes, on rectifie la fréquence pour qu'au global sur la journée (?) il y ait le bon nombre de tics.

Cordialement.

[stefjm]

Hello et merci pour ces infos.
Je conçois que le débit de courant d'un petit générateur couplé au réseau national
puisse résulter d'un léger déphasage avec le secteur sans qu'il soit nécessaire de jouer
sur la valeur même de la tension. Par contre, il ne doit pas en être de même pour les
grosses centrales de puissances équivalentes débitant dans le réseau? J'imagine
qu'elles doivent être rigoureusement synchrones et en phase sinon on aurait un
signal résultant avec des harmoniques importantes? Dans ce cas de figure je ne vois
pas comment ils peuvent ajuster leur fonctionnement sans jouer sur la tension aux
bornes des génératrices?

Si petit alternateur devant le reste : cf mon première réponse.

Pour l'équilibre de l'ensemble d'un réseau :
https://groups.google.com/group/fr.sci.electrotechnique/browse_thread/thread/ae6b59309964242f/3537ee0d70e32d0f?hl=fr&ie= UTF-8&q=Machine+synchrone++rés eau+itacurubi#3537ee0d70e32d0f

Et ici :
https://groups.google.com/group/fr.sci.electronique/browse_thread/thread/506b7c0e80a30bf8/e201f27ddc84caf4?hl=fr&lnk =gst&q=itacurubi+réseau#e2 01f27ddc84caf4

Un peu longue comme discussions mais intéressantes.