Le principe de production de courant par l’alternateur groupe électrogène entrainé par le moteur groupe électrogène nécessite que la régulation électronique, le redressement et l’écrêtement du courant électrique soient inclus dans le schéma électrique des composants du groupe électrogène.
Les composants du schéma électrique
Le rôle des composants du schéma électrique du groupe électrogène est de moduler la puissance du moteur thermique en fonction de la demande en courant électrique.
Ce rôle peut se décomposer en deux parties selon les critères du courant électrique à produire et le régime moteur à conserver.
Les critères du courant électrique
Le courant électrique produit par un groupe doit être régulé en fréquence, en tension et en puissance.
- La fréquence est exprimée en Hertz (couramment 50 Hz et 60 Hz) pour le courant alternatif. Le courant continu ne possède pas de fréquence, car n’est pas soumis à une pulsation.
- La tension est exprimée en Volts (12 V-24 V en courant continu - 220 V à 400 V en courant alternatif).
- La puissance est exprimée en kilowatts (kW pour la puissance active) ou kilovolt-ampère (kVA pour la puissance réactive).
La fréquence du courant du groupe électrogène
Les groupes électrogènes à courant continu ne sont pas concernés par la fréquence du courant fourni par une dynamo.
C’est de la vitesse de rotation du moteur du groupe électrogène que va dépendre la fréquence du courant alternatif produit par l’alternateur.
La régulation de fréquence est le rôle du régulateur groupe électrogène.
La tension du courant du groupe électrogène
La tension disponible est :
- soit 12 V ou 24 V pour un groupe électrogène à courant continu ;
- pour un groupe électrogène à courant alternatif :
- 220 V-230 V pour un groupe électrogène monophasé,
- 380 V-400 V pour un groupe électrogène triphasé.
La tension est stabilisée par un redresseur et modulée par un transformateur.
La puissance du courant du groupe électrogène
La puissance d’un appareil électrique peut se décomposer de deux façons :
- la puissance active qui est celle de l’appareil en marche normale,
- et la puissance réactive qui est celle que demande l’appareil au démarrage.
Sur un appareil composé d’une simple résistance électrique (radiateur, cafetière, etc.), la puissance réactive est égale à la puissance active.
Cependant sur un moteur électrique (compresseur de réfrigérateur, disque dur d’ordinateur, outillage électroportatif, etc.), la puissance au démarrage est plus élevée que la puissance en marche normale, et dans ce cas la puissance réactive est plus importante que la puissance active.
Le contrôle de la puissance en pic et en continu est confié à un équipement électronique du groupe électrogène inverter.
Le régime moteur du groupe électrogène
Sur les petits groupes électrogènes les moins puissants, la régulation mécanique permet de faire varier le régime de rotation du moteur pour stabiliser la fréquence quelle que soit la demande de puissance électrique :
- Il s’agit toujours d’une régulation à masselottes qui va directement régler l’admission des gaz au moteur.
- C’est un système qui garantit assez mal la stabilité de la fréquence du courant.
- Ce sont très souvent des moteurs refroidis à air qui sont équipés de ce type de régulation mécanique assez basique.
Sur les gros modèles, de groupes électrogènes, la régulation est confiée à un régulateur électronique qui est en mesure de régler beaucoup plus finement la fréquence. Ces groupes électrogènes sont en général refroidis à eau.
La diminution du régime de rotation du moteur en fonction de la baisse de puissance afin de réaliser des économies de consommation est un système du groupe électrogène AVR.
La vitesse de rotation des groupes varie en fonction du nombre de pôles de l’inducteur. Très souvent, les petits groupes sont des alternateurs 3 000 Tr/mn bipolaires, alors que les plus gros sont presque toujours des 1 500 Tr/mn en tétra polaires.
Plus la vitesse de rotation est élevée, plus la fatigue du matériel est importante (frottements et usure, force centrifuge, etc.).