Alternateur

Un alternateur est une machine tournante qui convertit l’énergie mécanique en énergie électrique alternative (AC). Son principe repose sur la loi de Faraday : la rotation d’un rotor bobiné ou aimanté (l’inducteur) devant les bobinages du stator (l’induit) génère une force électromotrice alternative dont la fréquence dépend de la vitesse de rotation et du nombre de paires de pôles. Pour aller plus loin, voir notre cours sur la machine synchrone et l'alternateur.

Tensions, fréquences et applications

Régulation et qualité de la tension

L’AVR (Automatic Voltage Regulator — régulateur automatique de tension) est le composant qui maintient la tension de sortie d’un alternateur de groupe électrogène stable malgré les variations de charge. Il agit sur le courant d’excitation du rotor : lorsque la charge augmente (tension tend à baisser), l’AVR augmente l’excitation pour rétablir la tension nominale. La tolérance de régulation est donnée par la notice du groupe.

La fréquence (50 Hz) dépend exclusivement de la vitesse de rotation du moteur thermique accouplé. Un régulateur de vitesse mécanique (régulateur centrifuge) ou électronique (régulateur isochronique) maintient la vitesse à 1 500 tr/min (2 paires de pôles) ou 3 000 tr/min (1 paire de pôles). Une fréquence hors tolérance perturbe les moteurs et les horloges synchrones alimentés.

Dans une installation résidentielle équipée d’une installation conforme à la NF C 15-100, le raccordement d’un groupe électrogène via son alternateur nécessite obligatoirement un inverseur de source côté tableau électrique, qui isole le réseau Enedis avant de connecter l’alternateur. Sans ce découplage, la mise sous tension accidentelle du réseau public par l’alternateur constitue un danger grave pour les agents Enedis travaillant sur la ligne.

Questions fréquentes

Pourquoi l’alternateur d’un groupe électrogène chauffe-t-il davantage à pleine charge ?

Les pertes par effet Joule dans les bobinages du stator sont proportionnelles au carré du courant (P = R × I²). À pleine charge, le courant est maximal, et les pertes thermiques atteignent leur valeur la plus élevée. La puissance admise en service continu est indiquée par la notice du groupe ; au-delà, la surchauffe dégrade l’isolation des bobinages.

Quelle est la différence entre un alternateur et une dynamo ?

Une dynamo génère du courant continu (DC) directement grâce à un collecteur à balais qui redresse mécaniquement la tension alternative interne. Un alternateur génère du courant alternatif (AC) ; s’il alimente un circuit DC (comme la batterie d’un véhicule), un pont redresseur à diodes est intégré en sortie. L’alternateur est plus fiable (pas de collecteur), fournit davantage à faible régime et a supplanté la dynamo dans la plupart des usages.

Un alternateur éolien peut-il alimenter directement des appareils 230 V ?

Non, sans conversion. Un alternateur éolien produit une tension AC triphasée de fréquence et d’amplitude variables selon le vent. Il est obligatoirement couplé à un redresseur DC puis à un onduleur AC (chaîne AC-DC-AC) ou à un régulateur de charge pour alimenter des batteries, elles-mêmes reliées à un onduleur autonome. L’alimentation directe d’appareils 230 V est impossible sans cette étage de conversion.