Alternateur industriel
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L’alternateur industriel est une machine électrique tournante qui convertit l’énergie mécanique fournie par un moteur thermique, une turbine ou une roue hydraulique en énergie électrique alternative. Il s’agit d’une machine synchrone : la fréquence du courant produit, 50 Hz en Europe, est directement liée à la vitesse de rotation et au nombre de pôles du rotor. Sa puissance s’exprime en kilovoltampères (kVA). Pour aller plus loin, voir notre cours sur l'alternateur et la machine synchrone.
Le rotor porte un enroulement inducteur parcouru par un courant continu d’excitation qui crée un champ magnétique. En tournant, ce champ balaie les enroulements du stator et y induit une tension triphasée. Un régulateur automatique de tension, ou AVR, ajuste en permanence l’excitation pour maintenir la tension de sortie stable malgré les variations de charge.
Vitesse de rotation et nombre de pôles
La relation entre fréquence et vitesse est fixe : la vitesse en tours par minute vaut 60 fois la fréquence divisée par le nombre de paires de pôles. Le tableau donne les configurations courantes pour un réseau 50 Hz.
| Nombre de pôles | Vitesse à 50 Hz | Machine d’entraînement typique | Emploi |
|---|---|---|---|
| 2 | 3 000 tr/min | Turbine à vapeur ou à gaz | Centrales de production |
| 4 | 1 500 tr/min | Moteur diesel ou gaz | Groupes électrogènes de secours et de chantier |
| 6 | 1 000 tr/min | Moteur diesel lent | Groupes de forte puissance |
| 8 et plus | 750 tr/min et moins | Turbine hydraulique | Petites centrales hydroélectriques |
L’alternateur industriel dans l’installation électrique
Dans le bâtiment, l’alternateur se rencontre presque toujours au cœur d’un groupe électrogène, qu’il soit de secours, de chantier ou de production continue en site isolé. Son intégration au tableau exige des précautions particulières.
- Groupe électrogène de secours : un inverseur de source, manuel ou automatique, isole le réseau public avant de connecter le groupe, afin d’éviter tout couplage accidentel et tout renvoi de tension sur le réseau.
- Régime de neutre : le neutre de l’alternateur doit être relié à la terre selon un schéma choisi, généralement identique à celui de l’installation, pour que les protections différentielles fonctionnent.
- Protection de l’alternateur : un disjoncteur en sortie de machine, réglé d’après le courant nominal, protège les enroulements contre les surcharges et les courts-circuits.
- Charges déséquilibrées : sur un groupe triphasé, la répartition des charges monophasées entre les trois phases conditionne la qualité de la tension délivrée.
- Démarrage de moteurs : les appels de courant au démarrage des pompes ou compresseurs imposent de dimensionner l’alternateur avec une marge suffisante pour éviter les creux de tension.
Critères de choix
La puissance apparente doit couvrir le bilan de l’installation en tenant compte du facteur de puissance des charges et des pointes de démarrage. Les alternateurs sans balais, dits brushless, dominent aujourd’hui : l’excitation est fournie par une excitatrice montée sur le même arbre et redressée par des diodes tournantes, ce qui supprime l’entretien des bagues et balais.
Vérifiez également la classe d’isolation des enroulements, le degré de protection de la carcasse contre la poussière et l’humidité, et la présence d’une régulation électronique capable de tenir la tension lors des variations rapides de charge, notamment avec des équipements électroniques sensibles.
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