choix de l'alternateur

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choix de l'alternateur

Messagede meilavern » 01 Aoû 2010, 17:18

Bonjour,

Je suis en train de remettre en service l'installation hydroéléctrique du moulin que j'habite (Finistère). La partie mécanique et hydraulique est prête. Il me reste l'achat de l'alternateur et je me perds dans les données techniques.

Je l'ai installée en 1980, avec un alternateur 20 kva, 220-280v, auto-exité, auto-régulé, 1500 t/mn. Elle m'a servi pendant 10 ans (chauffage et éclairage domestiques) puis j'ai quitté la région 15 ans, pendant lesquels elle n'a pas tourné. Je reviens en retraite et m'occupe de la remettre en route. Tout se présente bien (après quelques mois de rénovation des parties mécaniques et hydrauliques) sauf que je n'ai plus d'alternateur et ne sais par quel bout m'y prendre pour le choisir.

Voici ce qui est en place : turbine Francis sur 5 m. de chute, 290 l/s. , 290 t/mn. , 18 cv - 12 kw (chiffres de l'installateur). Elle ne donne 10 kwh maxi.
L'habitation est raccordée à EDF en monophasé. Je vais tirer des cables de la génératrice pour des convecteurs et l'éclairage.

Quel type d'alternateur choisir ?
Je vois chez Leroy-Sommer du monophasé 2 pôles - 3000 t - 12 ou 16 kva ; du monophasé 4 pôles - 1500 t -10 kva ; du triphasé 4 poles - 1500 t - 13 ou 17 kva.
Chez Nood Fujian un ''alternateur 10 kw sans brosse''.
D'occasion : un Unelec Alsthom 220 v - triphasé - 1500 t - 12 kva : 600 euros ; un Leroy-Sommer 220/380 v - 1500t - 10 kva : 700 euros.

Merci de votre éclairage.
Moulin de Launay 29180 Guengat, turbine Françis bâche spirale 18 cv, 290 l/s, chute 5 m, alternateur 15 kva
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Re: choix de l'alternateur

Messagede dB-) » 01 Aoû 2010, 20:43

Bonjour,

une fois de plus, chacun verra ici midi à sa porte !

Si vous souhaitez un alternateur, qui permet un fonctionnement autonome, même en l'absence de secteur (monophasé dans votre cas) je verrais bien la solution "classique" suivante :

a) un modèle 1500 tr/mn car :
- c'est standard, pas beaucoup plus cher qu'un 3000 tr/mn, et un peu plus silencieux
- vous pouvez passer facilement de 290 à 1500 tr/mn en un seul jeu de poulies
- avec par exemple des poulies striées (au moins la petite) et une courroie plate striée type PolyV Hutchinson ou VSX Texrope
- ou à défaut des poulies à plusieurs gorges trapézoïdales profil B et 2 ou 3 courroies étroites à flancs nus XPB

b) monté sur un berceau coulissant avec sa vis de réglage, c'est beaucoup plus pratique que deux glissières pour changer les courroies (qui dureront 3 ans dans le meilleur des cas)

c) achetez aussi un petit peson à 30 € pour le réglage de la tension des courroies (flèche en milieu du brin de tant de mm, sous une charge donnée), c'est plus simple que de les régler en vibration (je publierai bientôt une astuce pour régler facilement les courroies en vibration) : une bonne tension de courroie, c'est ni trop mou (patinage et usure des courroies) ni trop tendu (fatigue des paliers).

d) prenez par exemple un alternateur triphasé 240 / 400 V que vous câblez en étoile, en sortant le neutre : c'est standard, et vous aurez ainsi du 400 V triphasé (on ne sait jamais, ça peut vous servir un jour), et trois lignes monophasé 240 V : vous équilibrez vos circuits de chauffage et éclairage sur les 3 phases.

e) vous le prenez par exemple en 17 kVA, mieux vaut un peu trop gros que trop petit (surtout avec le déclassement pour service continu).

f) vous vérifiez que la sur-vitesse tolérable est compatible avec la vitesse à vide de votre turbine (exemple : turbine à 290 tr/mn en charge donne environ 550 tr/mn à vide, soit 2800 tr/mn pour l'alternateur). Ceci dit, les constructeurs sont prudents, et j'ai vu quelques emballements plus importants, sans conséquences pour l'alternateur, lors de mise au point de programmes de régulation !

g) prenez un alternateur sans balais (brushless in English) : aucune pièce d'usure, à part les roulements.

h) avec une régulation électronique de tension (les régulations simples régulent sur une phase, qu'il faut choisir comme étant celle la plus chargée, et les régulateurs plus élaborés régulent sur les 3 phases) : actuellement, la tension est régulée à quelques % près, de 90 à 125 % de la vitesse de rotation, et presque indépendamment de la charge. La régulation simple est la plupart du temps largement suffisante.

i) choisissez un alternateur à double roulements (certains n'ont pas de roulement coté arbre, ils sont guidés par le multiplicateur ou autre), éventuellement des roulements renforcés, si possible avec graisseurs (mais les roulements seront de toute façon probablement à changer tous les 4 ou 5 ans). (La durée de vie estimée des roulements peut se retrouver en fonction de la vitesse, tension des courroies, etc..)

j) évitez les modèles d'alternateur, et surtout de multiplicateurs, prévus pour groupe électrogène portatifs ou agricoles : ils sont prévus pour tourner juste quelques heures par semaine et ne tiennent absolument pas en service continu !

k) la fréquence du courant produit sera proportionnelle à la vitesse de rotation de la turbine, il est assez facile de réguler l'ouverture de turbine soit par un ou deux capteurs inductifs placés en face d'un des rayons de la grande poulie (capteurs avec électronique intégrée, un en seuil bas, l'autre en seuil haut), soit par un seul capteur sans seuil, relié à une entrée rapide de nano automate, soit encore plus simple, entrer directement le courant produit sur une entrée rapide (l'automate mesure directement le 50 Hz). Chaque solution a ses avantages et inconvénients. En sophistiquant à peine, l'automate peut détecter un patinage de courroie, ou une rupture, et fermer alors l'admission (au lieu de l'ouvrir).

l) Prévoyez évidemment la mise à la terre des parties métalliques, et un disjoncteur magnéto thermique de protection de l'alternateur; plus différentiel pour la protection des personnes. Un capteur de fumée ou de température placé au plafond, au dessus de l'installation, n'est pas superflus, au cas où une poulie se desserre, ou si une courroie patine, ou autre problème ... Avec une dizaine de kW qui poussent derrière, on a vite fait de déclencher un incendie !

Un exemple chez Mecc Alte : alternateur ECO 28-1L/4 forme B3-B14 (environ 1600 € neuf)
Un exemple chez Leroy Somer : alternateur LSA 40 S4
Ou encore chez MArelli : alternateur MJB 160 SA4

Ci-dessous un Mecc Alte Eco 28-1L4 et un Eco 32

250620103262.JPG


Une fois de plus, d'autres solutions sont possibles, celle-ci n'est qu'une suggestion très classique !

Il y a aussi la solution plus récente, avec alternateur basse vitesse à aimants permanents, qui évite la multiplication de vitesse. Je pense qu'elle est plus coûteuse, car encore peu répandue. Eventuellement, un modèle à très faible impédance de stator pourrait même se passer d'électronique en sortie (pas de régulation de tension, ni de conversion de fréquence !) : il suffit de réguler la vitesse, comme ci-dessus, surtout si c'est juste pour de l'éclairage et du chauffage !

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Re: choix de l'alternateur

Messagede Ticapix » 01 Aoû 2010, 20:44

Bonsoir,

Tout d'abord il faut rester à la même vitesse qui est si j'ai bien compris de 1500 t donc 4 pôles

Ensuite on peut aussi se poser la question, Alternateur ou génératrice asynchrone ?
DB dans un autre post a décrit les différentes possibilités +/- réglementaires de se brancher avec une machine asynchrone?. Cette solution a l'avantage de la simplicité, de la stabilité du courant et éventuellement le compteur qui tourne à l'envers..........

En revanche si c'est pour palier éventuellement à une coupure EDF, le bon choix c'est l'alternateur.

Cordialement

Th. G
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Re: choix de l'alternateur

Messagede meilavern » 03 Aoû 2010, 07:27

Bonjour,

Grand merci pour la précision et la qualité de vos réponses. Elles suscitent d'autres questions au profane que je suis : trouve-t-on des génératrices asynchrones > 10 kva en monophasé ? Dans la négative, cela suppose d'avoir le compteur EDF en triphasé et, dans ce cas, cela ne pose-t-il pas le problème de l'équilibrage des phases avec toute l'installation domestique (et ses variations thermostatiques) dessus ? J'ai lu quelque part que le déséquilibrage des phases pouvait faire disjoncter le différentiel.
Merci encore.
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Re: choix de l'alternateur

Messagede Admin » 03 Aoû 2010, 20:43

Bonsoir,

je n'ai jamais vu de moteur asynchrone de 8 kW (soit environ 10 kVA) en 240 V monophasé: ce serait techniquement possible, mais le moteur demanderait une intensité nominale de l'ordre de 40 A, et donc 160 A à 200 A pendant quelques secondes au démarrage; il faut que l'installation suive, et en pratique cela ne se fait pas, ce n'est pas économiquement viable.

Rien n'empêcherait de faire bobiner spécialement une génératrice asynchrone en monophasé 10 kVA, je ne l'ai jamais vu non plus, vous auriez un matériel coûteux et non standard.

Sinon, actuellement, la technique permet de tout faire ou presque, mais le portefeuille veille ...

a) vous pouvez utiliser simplement un alternateur triphasé, comme déjà indiqué : il suffit de répartir grosso modo les consommations sur les trois phases, ce n'est absolument pas un problème. Vous placez en tête d'installation un sélecteur (ou un contacteur alimenté par l'alternateur) qui vous permet d'utiliser soit l'alternateur avec ses trois phases séparées, soit le secteur, les trois phases étant alors reliées à la phase unique de votre compteur. Cette solution est à mon avis la plus simple et la moins coûteuse.

b) vous pouvez aussi utiliser un alternateur triphasé standard, comme déjà indiqué, et injecter le triphasé obtenu (de fréquence variable) dans un onduleur 10 kVA triphasé vers monophasé pour injection réseau, du type de ceux utilisés pour les éoliennes, ou la bureautique, par exemple un onduleur Schneider Comet S31 10 kVA. Vous gardez votre installation en monophasé, mais vous perdez quelques billets, car l'onduleur n'est pas donné.

c) encore une autre solution : alternateur tri comme indiqué, puis redressement par un redresseur triphasé industriel du type poste de soudure, puis onduleur continu vers monophasé pour injection réseau, du type de ceux utilisés pour les panneaux photovoltaïques, comme la gamme Tritec. Là aussi, on se dirige tout doucement vers l'usine à gaz ...

d) encore une solution : vous prenez un abonnement triphasé, et vous utilisez non pas un alternateur,mais un moteur industriel standard, employé en génératrice asynchrone : cette possibilité a déjà été évoquée dans un autre sujet du forum ici http://dbhsarl.eu/forum/viewtopic.php?f=5&t=43&p=167&hilit=plastique#p167

Personnellement, j'ai vu tourner plusieurs moulins avec les solutions a) ou d) ci-dessus, sans problème.

P.S. : un déséquilibre de phases ne fait normalement pas disjoncter un différentiel, seul un défaut d'isolement le fera.
Autre P.S. : une installation domestique triphasée fonctionne quasiment en permanence en déséquilibre de phase, ce n'est pas un problème !

dB-)
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Re: choix de l'alternateur

Messagede meilavern » 04 Aoû 2010, 10:03

Bonjour,

Dans la deuxième option de la solution a), avec les trois phases de l'alternateur reliées à la phase unique du compteur, celui-ci reste alimenté par le secteur ? Autrement dit, les deux sources de courant se rejoignent-elles à cet endroit ? Dans le cas contraire, soit l'alimentation EDF passe par un circuit indépendant, soit elle est fermée. Dans cette dernière éventualité, et sans régulation automatique de l'ouverture de la turbine comme c'est mon cas, l'alternateur n'absorbera pas les variations de régimes dues aux thermostats des chauffe-eau, plaques de cuisson, etc.

D'autre part, dans tout les cas, cela revient à produire du monophasé depuis l'alternateur triphasé : conserve-t-il la même puissance ?
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Re: choix de l'alternateur

Messagede dB-) » 04 Aoû 2010, 19:05

Bonsoir,

je n'ai pas suggéré de relier entre elles les trois phases de l'alternateur pour faire du monophasé ! En fait, ce que je propose, et que j'ai déjà vu fonctionner sans problème, est le schéma suivant :

Exemple.JPG


Dans ce schéma :

- vous utilisez un alternateur triphasé 10 kVA standard (sans balais, auto-régulé électroniquement)
- vous le protégez de façon convenable (disjoncteur électromagnétique différentiel triphasé)
- les 3 phases de l'alternateur vont vers le contacteur K1 (neutre à gauche sur le schéma, les trois phases à droite)
- vous avez aussi votre arrivée secteur en monophasé, avec sa protection par disjoncteur EM différentiel monophasé
- qui alimente le neutre, et les 3 phases du contacteur K2 (la phase du mono est distribuée sur les 3 phases du contacteur)
- le principe est que l'on ferme K1 OU K2, jamais les 2 en même temps : en aucun cas l'alternateur tri n'est relié au réseau mono !
- c'est pourquoi on ajoute systématiquement un verrouillage mécanique, ET un verrouillage électrique au niveau de la commande
(je ne peux pas tout détailler par manque de temps, mais tout électricien industriel peut vous réaliser cela)
- ensuite vous répartissez les 3 phases sur votre installation : vous avez une installation en triphasé, composée uniquement d'appareils monophasés.

Pour bien fonctionner en mode alternateur, cette solution suppose de stabiliser la vitesse de la turbine, malgré les variations de consommation électrique et de hauteur d'eau : cela nécessite soit une régulation de l'ouverture de la turbine, soit une commutation de charges ballast.

Si vous ne voulez pas réguler l'ouverture ou de ballast, l'autre solution simple est d'utiliser une génératrice triphasée un peu surdimensionnée, et de la relier (via une protection EM adéquate) au réseau, qui doit alors être triphasé ...

Différentes solutions ont déjà été schématisées ici : http://dbhsarl.eu/forum/viewtopic.php?f=5&t=25&p=44&hilit=alternateur#p44

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Re: choix de l'alternateur

Messagede meilavern » 12 Aoû 2010, 07:30

Bonjour,

Toutes mes excuses pour cette mauvaise lecture de votre post.

Je viens de faire l'acquisition d'un alternateur. Une antiquité (cf. photos). Pour le prix - 100 € - je ne pense pas avoir pris trop de risques...

Avez-vous des observations ou des conseils pour l'utilisation de ce type d'alternateur (contacts par charbons, paliers à coussinets, triphasé 120-208 [?] volts, pas de régulation) ? Quelqu'un en connaît-il le constructeur ? l'âge approximatif ?

DSC01040.JPG

DSC01053.JPG
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Re: choix de l'alternateur

Messagede meilavern » 12 Aoû 2010, 07:34

Avec une meilleure photo de la plaque...
DSC01049.JPG
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Re: choix de l'alternateur

Messagede Admin » 12 Aoû 2010, 11:33

Bonjour,

le prix est correct, c'est déjà ça, d'ailleurs si vous le revendez un jour, je suis intéressé pour mon futur musée, car la couleur est assortie à celle du cylindre Albaret que je viens d'acheter et qui doit dater de la même époque !

080820103610.JPG


Sûr que si ça fonctionne, votre installation aura du cachet (une photo, une photo !), par contre, vous ne choisissez pas d'emblée la solution la plus simple !

Il faudrait une photo du coté arrière, pour voir la présence éventuelle d'une excitatrice (peut être pas, pour cette puissance), une photo des bagues et charbons, et aussi une photo de la boite à bornes, si elle existe ! En effet j'ai déjà vu quelques matériels très anciens qui n'ont pas de boîte à bornes, et qui soit avaient les 6 fils de bobinages qui sortaient en vrac, soit même étaient câblés d'usine en étoile ou en triangle, avec juste 3 fils qui sortaient directement du bobinage de stator.

Si tout fonctionne, vous aurez :

- en étoile (que vous avez intérêt à utiliser) : 208 V entre deux phases, 120 V entre phase et neutre (si le neutre est sorti) et 41,5 A par phase
- en triangle : 120 V entre phases, pas de neutre, et 72 A par phase

Vous ne pourrez pas utiliser la solution que j'indiquais précédemment, car vous aurez du 208 V entre phases, et non pas entre phase et neutre ... Il faudra soit câbler 3 circuits 208 V complètement séparés et plus ou moins équilibrés, soit utiliser un transformateur ou un auto-transformateur 15 kVA tri avec d'un coté du 240V entre phases et de l'autre coté du 415V entre phases. Avec ce transfo, qui va vous recréer un neutre, vous retrouverez l'équivalent d'un réseau tri 240/415, avec quand même des fluctuations de fréquence et de tension.

Il faudra aussi alimenter l'excitation (donc les deux bornes qui vont aux charbons), avec une alimentation en courant continu, à tension variable, pouvant délivrer quelques ampères, et régler tout ça pour avoir vos 220 V en sortie (vous pourrez sûrement obtenir 220 et non 208V). Avec une tension d'excitation fixe, vous n'aurez pas de stabilisation de la tension alternative. Mais il est possible d'asservir la tension d'excitation à la tension alternative obtenue en sortie, pour avoir une tension de 220 V stable, malgré les variations de vitesse de l'alternateur et de charge électrique (c'est à dire : il faut réaliser une platine de régulation d'excitation).

Si jamais vous décidez d'utiliser cette machine, et que vos charbons ressemblent à ceux ci-dessous, faites-moi signe et je vous en enverrai une paire, car j'en ai une (petite) boite d'avance.

Bagues et charbons.JPG


Personnellement, pour de l'auto-production, j'essaierais de faire fonctionner tout ça, pour le folklore et par amusement, mais est-ce que les bobinages n'ont pas cuit les isolants, est-ce que les tôles ne sont pas trop rouillées, qu'en est-il des paliers à bague de graissage, etc.. ?

Sinon pour la marque, j'ai l'impression que ce n'est ni un "Cie générale électrique de Nancy", ni un "Société Alsacienne de Construction Mécanique", mais le logo me dit quelque chose : ça va revenir un jour ou l'autre (on dirait d'ailleurs que la plaque a été changée par une autre, suite à un rebobinage par exemple) !

Meilleures salutations

d.Beaume
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