Génératrice 48V?

[Gyrocompas]

Bonjour,
Il conviendrait d'aller un peu plus loin dans la recherche.
Un transformateur est performant dans une gamme de fréquence précise.
La nature est têtue, la vitesse du vent est très variable.
Par analogie, les groupes électrogènes sont équipés d'inverters.
Qu'est-ce ? Le groupe fournit une tension continue qui est traitée par l'électronique pour fournir la tension alternative à la fréquence exacte.
Ce qu'un groupe classique peinait à réaliser.
Dans le même style, les panneaux solaires utilisent un équipement (MPPT) qui sait gérer de façon optimale la charge de la batterie et sa décharge lors d'une utilisation en fonction de l'énergie solaire reçue.
Un dispositif équivalent peut exister avec une éolienne, voir du côté du domaine de la voile...
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[antek]

Gyrocompas a raison pour la fréquence, ça m'avait complètement échappé.
Exit le transformateur . . .

[gienas]

Bonjour à tous

... le rendement d'un bon DC/DC étant de l'ordre de 85% alors que celui d'un transfo > 95% (je viens de vérifier) pourquoi ne pourrait-on pas se passer du DC/DC si le transfo était automatiquement variable sur plusieurs rapport d'abaissement ...

Certes, un transformateur peut avoir un bon rendement mais, par principe, son rapport est fixe. Bien entendu, il peut être muni de plusieurs sorties, à rapports différents, pour choisir "le bon", mais c'est inutilisable dans ton application.

Il existe bien des transformateurs à rapport variable, qui existent même en version triphasée, mais la variation est obtenue de manière mécanique: c'est un moteur électrique qui déplace un curseur, un peu comme sur un potentiomètre, pour explorer de 0 à 100% de la la tension d'entrée. Cette lenteur à la réponse, réserve ce genre de système à des variations lentes et pas à des variations brutales comme le vent peut apporter.

Autre écueil à contourner: la fréquence. Le fonctionnement correct en matière de rendement n'est obtenu que pour 50Hz qui est la fréquence normale d'utilisation. Au dessus, ça reste voisin mais en dessous, ça chute très vite. Il faut donc se débrouiller pour que la plus basse des fréquences d'entrée ne tombe pas en dessous de 45 à 40Hz faute de ne pratiquement plus rien transmettre.

Sans rendre le système complètement asservi, tu peux procéder à des manipulations avec un Variac (l'autotransformateur variable), en triphasé, qui existent pour diverses tensions et diverses puissances et se règlent manuellement.

[sissou14]

Merci pour ce message encourageant @gyrocompas
Effectivement, l'idée est de maximiser l'utilisation de l'énergie produite en intégrant celle qui n'est pas dans les clous / pas prise en charge par les dispositifs aval "bornés à leur limite propre" ; C-à-dire penser le nécessaire et faire ce qu'il faut, plutôt que prendre ce qui existe dans l'industrie X.0 pour faire approximativement ce qu'on souhaite. Ce devrait être une priorité constante aujourd'hui !! Faire donc un peu d'artisanat avant de ce jeter sur les produits industriels évolués. Je baptiserais ça "l'art-industrie" ou "l'artindustrie" (artisanat + industriel) ou en renversant le code, l'industrie 0.X !! Mais je m'égare en réinventant probablement la poudre...

J'ignorais ceci : "Un transformateur est performant dans une gamme de fréquence précise". En regardant sur le net j'ai vu que la différence est la taille à puissance équivalent : haute fréquence = petit ; basse fréquence = grand. Si j'ai bien compris, j'ai déduis de la prose trouvé ça : P = Pi x Hz. , Pi puissance transmise possible (section fil...) durant la période T du courant. Et donc évidemment, si Hz est grand, P augmente pour un même transfo.

Ici cependant, la puissance produite décroit beaucoup avec la vitesse (en dessous de la plage de fonctionnement bridée à la puissance nominale) . Pour une éolienne ou une hydrolienne c'est en fonction du cube de la vitesse du flux arrivant. En conséquence, effectivement la fréquence du courant va descendre mais la puissance aussi, donc le transformateur ne devrait pas souffrir et perdre en performance. non ?

PS : que voulais vous dire par "Un dispositif équivalent peut exister avec une éolienne, voir du côté du domaine de la voile..." ? Les éoliennes sur les bateaux à voiles pourraient avoir des dispositifs had-hoc pour maximiser la récupération d'énergie que n'auraient pas les éolienne à terre ? C'est vrai que c'est pour eux plus vital mais que les terriens soient aussi négligeant pour ne pas l'avoir aussi adopter, accroitrais ma déception sur le développement des renouvelables.

[antek]

Le fil était parti sur la résolution d'un problème précis. Maintenant il s'agit d'une étude de cas possibles, c'est moins simple

Sur les voiliers les choix techniques pour l'éolienne ne sont pas critiques, il s'agit surtout de maintenir les batteries en charge. Les tensions générateurs sont choisies pour correspondre à la tension des batteries, ce qui n'est pas la situation exposée dans #1.
La puissance disponible en sortie du générateur CROIT avec la vitesse.

C'est con d'avoir oublié cette histoire de fréquence, je m'en veux . . .

[sissou14]

Oui, c'est vrai, le sujet a progressé par rapport au début mais, je pense, pas régressé, alors ...

Oui, j'ai vu, @ gienias, en triphasé, ils existent (ou existaient) avec une variation par moteur ce qui implique une certaine lenteur (de l'ordre de la minute j'imagine).
1) J'ai pas dis que l'application était éolienne (c'est vous= forum qui parlez d'éolienne). Mon application est plutôt hydrolienne, donc les variations beaucoup plus lentes.
2) le moteur commande un contact physique (sec) presque spire par spire d'où une variation presque continue j'image. A priori j'ai pas besoin de si fin et je ne vois pas pourquoi on pourrait shunter des spires avec des contacts électronique plutôt que mécaniquement. L'évolution de l'électronique de puissance va dans ce sens de plus.

Enfin, je réédite car les réponses ce sont croisées et pour le fonctionnement des transformateurs, la page Wikipédia dit pas ça : "en dessous [pour Hz plus bas], ça chute très vite" (@genias)

Moi j'ai compris ça : Un transformateur est indifférent à la fréquence, c-à-d que en entrée et en sortie l'onde du courant sera idem, avec la même forme. Par contre pour une même puissance nécessaire, à basse fréquence il sera plus gros (cf message ci-dessus avec mon interprétation du phénomène P = Pi x Hz). Pour une variation de vitesse de la génératrice, la tension et la puissance baissent (bien évidemment @antek), la puissance plus vite que la tension en plus. Le transfo se trouvera donc simplement sous exploité par rapport à sa capacité nominale.

C'est l'état de mon raisonnement à cet instant. Il y a peut être faille mais si c'était possible de me l'expliquer un peu...

Enfin oui et merci pour la ref Variac, pourquoi pas un autotransformateur variable, si c'est moins cher et plus efficace, dans la mesure où je n'ai a priori pas besoin d'isolation galvanique entre primaire et secondaire.

[gienas]

Aïe! J’ai l’impression qu’on ne parle pas le même langage.

... le moteur commande un contact physique (sec) presque spire par spire d'où une variation presque continue j'image. A priori j'ai pas besoin de si fin et je ne vois pas pourquoi on pourrait shunter des spires avec des contacts électronique plutôt que mécaniquement. L'évolution de l'électronique de puissance va dans ce sens de plus ...

Je ne comprends rien.

... Enfin, je réédite car les réponses ce sont croisées et pour le fonctionnement des transformateurs, la page Wikipédia dit pas ça : "en dessous [pour Hz plus bas], ça chute très vite" (@genias) ...

Là non plus. Je ne saisis pas ce que tu veux dire, au juste.

... Moi j'ai compris ça : Un transformateur est indifférent à la fréquence, c-à-d que en entrée et en sortie l'onde du courant sera idem, avec la même forme. Par contre pour une même puissance nécessaire, à basse fréquence il sera plus gros (cf message ci-dessus avec mon interprétation du phénomène P = Pi x Hz). Pour une variation de vitesse de la génératrice, la tension et la puissance baissent (bien évidemment @antek), la puissance plus vite que la tension en plus. Le transfo se trouvera donc simplement sous exploité par rapport à sa capacité nominale ...

Hébreu aussi pour moi.

... Enfin oui et merci pour la ref Variac, pourquoi pas un autotransformateur variable, si c'est moins cher et plus efficace, dans la mesure où je n'ai a priori pas besoin d'isolation galvanique entre primaire et secondaire.

Là je crois comprendre, mais ce serait bien un malentendu.

Le terme Variac est une marque déposée, celle de l’autotransformateur variable. C’est la même chose que quand on dit mon Frigidaire pour désigner son réfrigérateur.

[sissou14]

Mince !!
traduction de ce que je dis en langage technico-mathématique peut être plus immédiatement compréhensible (!) et plus complet ; de la fin au début :

Variac:
je ne parle pas à partir de référence de produit en tête : donc pour moi un Variac, est un autotransformateur variable (j'ai regardé sur 2 fiches produit sur leur site). Ainsi j'ai le schéma électrique en tête pour raisonner.

fonctionnement transfo : :
1) transformateur = onde du courant d'entrée idem que celle de sortie (même forme sinus ou autre, et même fréquence) ; seul la tension change.
2) incidence fréquence sur transfo = la taille du transfo à puissance égale(ça change pas le point 1). Pourquoi ? Si Pi est la puissance de fonctionnement max du transfo (liée à la taille de ses composants) durant une période i, à haute fréquence, il peut transformer plus de puissance qu'à basse fréquence (P=FxPi) ; j'ai compris ça de là par exemple : https://www.inductorchina.com/fr/new...former-getwell

Baisse plus rapide de la puissance que de la tension sur génératrice éolienne/hydrolienne
3) Génératrice => Ugen = Kc.w (tension proportionnelle à vitesse de rotation et Igen = Kc. C (courant proportionnel, de la même façon, par rapport au couple), soit Pgen =~ Kc^2.w.C =~ Kc^2 . Pméca ;
4) Mécaniquement, ce qui est récupérable = Pméca = Km.V^3 (puissance varie avec le cube de la vitesse) et le couple mécanique Cméca = km.V^2 (couple varie avec le carré de la vitesse) avec V vitesse du vent ou de l'eau et Km la constante de la machine qui dépend de sa taille, sa conception (voilure, mécanique, électrique).
ainsi de 3) et 4) il vient
5) que Ugen = Kc.V (la tension est proportionnelle à la vitesse du vent) Rq1 : quand on est sous la tension nominales de la machine, sinon on la bride à Unominal
6) que Pgen = ~ Kc^2.Km.V3 (la puissance produite et quasi proportionnelle au cube de la vitesse du vent) ; Rq2 : quand on est sous la puissance nominale de la machine, sinon on la bride à Pnominal

et donc conclusion pour mon transfo variable
7) quand la tension et la fréquence en sortie de génératrice baisse, la tension baisse relativement moins vite que la puissance ; donc mon transfo, que je change ou pas son rapport de sortie, va encaisser la baisse de fréquence, puisque je serais sous sa puissance nominale prévue pour le maxi. Autrement dit, la baisse de Ugen, n'augmente pas Igen car Pgen baisse beaucoup plus. D'où ce que je disais, la baisse de la fréquence dans ce cas, sous-exploite le transfo. c'est tout !

enfin, sur les transfo variables avec moteur,
9) le moteur est juste là pour changer la position du collecteur sur la bobine, non ? comme Variac ou comme potentiomètre ! (à moins qu'il soit là pour changer la position du noyau ?)
donc
10), si on fait plusieurs sorties (une entre chaque bobine en série) et qu'on raccorde chaque sortie à un inter commandé (thyristor...), on fait la même chose que de déplacer un collecteur, sur une bobine ! mais on le fait moins finement (sauf à augmenter beaucoup, le nombre de bobines en série).

voilà 10points précis à voir/valider donc !!

Mais si toujours hébreu, j'abandonne là
merci

[sissou14]

Bonjour
Suite à relecture de notes / vérification et mise au propre à tête reposée, j'ai vu que ce que j'ai fait hier rapidement ici comportait des erreurs sur les points 3 à 6, c-a-dire des relations permettant de connaitre les variations relatives du courant de l'alternateur en fonction des variations du vent.

Je met pas le détail plus précis et rigoureux* mais ça change pas la conclusion 7) pour ce que doit gérer le transfo :
-> La puissance reprise baisse davantage que la tension ou la vitesse de rotation (ou la fréquence) quand la vitesse du vent faiblie.
Rq : Pour moi c'est connu et logique car comparativement à toutes les autres variations (hydro - méca et élec) la vitesse de rotation est liée à la vitesse du vent, le couple à la vitesse au carré, et la puissance à la vitesse au cube.

* le détail de la démonstration ne passe pas ici mais j'envoi sur demande. Elle comporte :
A) Relations fondamentales (hydrodynamique, mécanique, électrique)
B) Déductions utiles pour la sortie électrique (P,U,w)
C) Grandeurs caractéristiques pour calculs
D) Résultats relatifs du démarrage au nominal

Donc voilà, les paramètres d'entrée dans le transfo sont caractérisées.
Pour moi donc (selon points 1-2-7-9-10 précédents) ça peut fonctionner. Mais là, je maitrise moins,. Si des électriciens confirmés me donnaient leur avis, ça pourrait m'orienter définitivement.
merci