1. ISAT
DOSSIER RESSOURCE 2008/2009
NECESSITE
- Recharger la batterie d’accumulateurs pour permettre le fonctionnement de l’ensemble
des systèmes électriques du véhicule.
Ces fonctions sont assurées par l’alternateur qui est entraîné par le moteur thermique.
L’alternateur débite un courant redressé sous une tension régulé vers la batterie, le
démarreur, et tout l’équipement électrique du véhicule.
FLUX DES ENERGIES
ALTERNATEUR
Alimentation en énergie
électrique des fonctions
du véhicule
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2. MISE EN SITUATION DU CIRCUIT DE CHARGE
TEMOIN DE CHARGE
BATTERIE
ALTERNATEUR
CONTACTEUR A
CLEF
RAISON D’ETRE DU CIRCUIT DE CHARGE
La batterie étant un générateur de courant statique, il faut au véhicule un système de
production de courant dynamique c’est à dire pendant que le moteur fonctionne, afin
d’alimenter tous les circuits électriques véhicule roulant.
Ce générateur dynamique est L’ALTERNATEUR.
Tension de consigne
Chaleur
Bruit
P=Cxw P=UxI
.Transformer l’énergie
mécanique en énergie
électrique
Alternateur
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4. DESCRIPTION
STATOR (INDUIT) ROTOR (INDUCTEUR)
PONT DE DIODES
CARTER AR
CARTER AV
VENTILATEUR
REGULATEUR
POULIE
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Un électro-aimant entraîné en rotation génère un champ magnétique tournant. Un bobinage
fixe de fil de cuivre isolé, mis dans ce champ, est soumis à un flux d'induction magnétique
variable.
Il apparaît alors, aux bornes de cet enroulement, une force électromotrice (f.e.m) induite de
forme sinusoïdale (courant induit).
Lois de Faraday Lois d’Oersted
Courant induit Electro-aimant
S
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5. La tension est constituée de deux alternances symétriques par rapport à l'axe d'évolution du
temps. L'expression de la force électromotrice est de la forme :
- E en volts
e =∆Φ Φ en weber
-
∆t - t en secondes
CONDITIONS POUR AVOIR UN COURANT INDUIT
- Un champ magnétique produit par un aimant ou électro-aimant. ( l’inducteur ou le rotor )
- une ou plusieurs spires n fermées sur elles-mêmes par le circuit de charge (le stator ou
l’induit)
Une variation de flux magnétique (mouvement produit par la rotation du rotor)
-
Observations
- La tension produite est de forme alternative, or la batterie n’accepte que du courant
continu pour se recharger. un système de redressement est nécessaire pour avoir une tension
continue afin de recharger la batterie.
- Si la vitesse du rotor augmente, la tension augmente. Il faut donc un régulateur de
tension pour ne pas détruire l’équipement électrique.
- Si le courant augmente dans le rotor, le champ magnétique et le flux magnétique (Φ)
augmentent. Ce qui augmente la tension induite (e). Ce paramètre sera utilisé pour la
régulation qui sera vu en fin de cours.
CONDITIONS A REMPLIR PAR L’ALTERNATEUR
- Produire un courant continu dont la tension est sensiblement constante quelle que soit la
vitesse de rotation du moteur
- Adapter l'intensité débitée aux besoins. Avoir une puissance massive et un rendement élevés
- Résister mécaniquement aux hautes vitesses de rotation (paliers réalisés par roulement)
- Etre protégé du courant inverse venant de la batterie lorsque sa tension est inférieure à celle
de la batterie.
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6. LES DIFFERENTS ELEMENTS COMPOSANTS L’ALTERNATEUR
LE ROTOR OU L’INDUCTEUR
a) Constitution
Il comporte un noyau sur lequel est enroulé un bobinage. Ce bobinage est relié à deux bagues
collectrices sur lequel portent les balais. Le champ magnétique provoqué par le passage du
courant dans la bobine est canalisé par deux pièces polaires. Ces pièces polaires déterminent
un ensemble de plusieurs aimants.
b) Fonctionnement
Lorsque la bobine est parcourue par un courant, il se crée un champ magnétique dans les
pôles. Ce champ magnétique est proportionnel aux nombres de spires de la bobine et à la
valeur de ce courant. ........................................ B=knI
B : champ magnétique en TESLAS
K : coefficient de fabrication
n : régime de rotation en tr/s
I : intensité en Ampère
LE STATOR OU L’INDUIT
a) Constitution
C’est l’élément qui produit le courant induit. Il est constitué par un ensemble de bobines
formant les phases. Les bobines sont logées dans les encoches d’un noyau. Les phases sont
décalées les unes par rapport aux autres. Les alternateurs actuels comportent trois phases.
Ce sont des alternateurs triphasés.
TYPES DE MONTAGES TRIPHASES :
Triphasé étoile Triphasé triangle
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7. FORME DE LA TENSION TRIPHASEE
LE PONT DE DIODES
a) Fonction
Pour recharger la batterie, il est nécessaire de redresser le courant alternatif produit par le
stator en un courant ondulé. Ce redressement de courant très voisin d’un courant continu est
assuré par des diodes.
b) Constitution
c) La diode
C’est un élément semi-conducteur qui ne laisse passer le courant que dans
un seul sens.
d) Le redressement mono alternance
La tension générée par le stator est alternative. La diode
ne laisse passer que les alternances positives.
L’alternance négative est bloquée. La tension aux
bornes de la résistance est toujours positive, mais non
continue. La tension n’est pas intégralement utilisée.
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8. e) Le redressement triphasé
Sur ce montage, les trois phases sont additionnées pour avoir une tension presque continue
LE REGULATEUR
a) Nécessité d’une régulation de tension
Dans le principe de production d’une tension induite, il a été observé que la force
électromotrice de sortie augmente avec :
- Le régime de rotation de l’alternateur n
- L’intensité d’excitation (I.exc)
Soit : E = k n Iexc (k est un coefficient de fabrication)
Afin de ne pas détériorer l’équipement électrique et ne pas faire bouillir la batterie, il faut
réguler la tension à environ 14,5V ( Nous verrons dans un autre cours que ces valeurs ont
été modifié sur les dernières générations de véhicules)
b) Schéma structurel
I Excitation
Vers équipement
électrique
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9. c) Principe de la régulation de tension
La tension de sortie de l’alternateur est mesurée puis comparée à une valeur de référence.
- La tension est inférieure à 13,5V, l’inducteur est relié à la masse
- La tension augmente et dépasse la valeur de référence maximum (15V), la masse de
l’inducteur est momentanément interrompue.
- La tension redevient inférieure à 15V, le circuit est de nouveau refermé, le courant circule
dans l’inducteur.
<<
13,5<U<15,5
Solution : Les composants électroniques (voir aussi DR composants électroniques utilisés en automobile pour plus de détails)
La diode Zener Le transistor bipolaire NPN
Elle laisse passer le Il permet le passage du courant du
courant inverse à partir collecteur vers l’émetteur seulement s’il y a
d’une tension déterminée. circulation d’un petit courant de la base
vers l’émetteur
SCHEMA ELECTRIQUE DU CIRCUIT DE CHARGE
Les sorties Cl1 et W ne sont pas
présentes sur l’ensembles des
alternateurs.
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10. CONTRÔLE ELECTRIQUE DE L’ALTERNATEUR
LE ROTOR
Résistance :
Ohmmètre, la résistance de la bobine est donnée
par le constructeur, elle est généralement comprise entre
3 et 7.5 ohms. Une résistance inférieure est le signe d'un
court- circuit entre les spires
Isolement :
Ohmmètre, isolement entre la bobine et l’axe, la
valeur doit être infinie sinon le rotor est en court-circuit.
LE STATOR
Continuité des bobines :
Ω1 : Continuité entre A et B
Ω2 : Continuité entre A et C
Ω3 : Continuité entre B et C
Isolement :
Ω4. Isolement entre les bobines et leur support, la
valeur doit être infinie sinon le stator est en court-circuit.
LE PONT DE DIODES
Contrôle des diodes :
A l’aide d’un diode-mètre, contrôler une diode dans le
sens passant :
Valeur :
Contrôler la diode dans le sens non passant :
Valeur :
Le dossier ressource relatif au contrôle dynamique de l’alternateur accompagne les TD/TP
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