Alternateurs bobinés et à aimants permanents

[jpv]

Bonjour,
une fois n'est pas coutume je vais apporter un petit bémol aux message de Claude Perret.
Les turbines de la série H de Leroy Somer n'ont pas eu une superbe réputation certes mais, bien maintenues, elles étaient aussi fiables que n'importe quel autre groupe bulbe fabriqué industriellement. Les pales n'étaient pas systématiquement en alliage d'aluminium ( réservé plutôt aux "grosses" unités) et au nombre de deux.
La plupart des H4 avaient 5 pales en bronze et je trouve personnellement l'idée de l'aspirateur " double peau" assez géniale. Pour ce qui est du rendement il était faible sur les petites unités (50 %) mais montait jusqu'à 63% pour les plus grosses puissances et quand l'ogive d'entrée était encore présente (problème récurent de la série H).

Concernant la régulation par résistances de ballast, point de départ de ce sujet, la carte de Leroy Somer fonctionnait convenablement et avec une très bonne fiabilité ( j'en ai encore cinq en fonctionnement avec plus de trente ans de service chacune!). Bien entendu j'admets tout à fait que ces cartes soient dépassées aujourd'hui et que l'on puisse trouver sans doute moins encombrant, plus performant et peut être pas très cher mais si d'aventure vous trouvez une carte Leroy elle fera sans aucun doute votre affaire.

Pour ce qui est des résistances ballast tout peut faire l'affaire, c'est plus une question de nombre de gradins de régulation ( s'il y a des gradins) et de puissance totale.
Quand je n'ai plus eu en remplacement les résistances d'origine Leroy j'ai eu monté des résistances de chauffe eau, de rôtissoire et même de cafetière ce qui avait permis la réalisation d'un mini chauffage à circulation d'eau ( les résistance de cafetières étant accolées à un tube) qui permettait de plus, en période chaude et grâce à un deuxième circuit transitant dans le ruisseau, de ne pas transformer une pièce en sauna, ce qui était souvent le cas dans ce type d'installation avec résistances de ballast à l'air libre.

JPV

[dB-)]

Bonjour,

Qu"en pense DB , ? déjà essayé ?

Quelques remarques en vrac :

est il possible electroniquement de reguler ma turbine francis sans agir sur les directrices simplements en laissant l alternateur en charge et dissiper l energie dans une resistance quand il n y a pas de demande

A mon avis, le ballast ne remplace pas la mécanique, c'est juste un complément. Je pense comme M. Perret qu'à part pour des très petites turbines, sous dimensionnées par rapport à la ressource en eau, et qui peuvent tourner "plein pot" une grande partie de l'année, on ne peut pas réguler simplement avec un ballast : à un moment ou à un autre, la ressource en eau diminue (étiage, grille colmatée), la turbine manque d'eau, et si elle reste ouverte à fond son rendement s'écroule complètement, alors qu'on peut le maintenir acceptable en régulant mécaniquement.

Il est aussi difficile de généraliser, il y a beaucoup de cas possibles : micro Pelton de 1 kW qui a de l'eau toute l'année, ancienne turbine Francis d'une vingtaine de kW, directrices ou pas, cloche, génératrice asynchrone, alternateur, type de charge électrique, ... Je préfère trouver la solution au cas par cas, et plutôt avec des éléments industriels, de marque (Celduc, Schneider, Siemens, ...) (*) robustes, fabriqués en grande quantité, peu coûteux, et facilement interchangeables.

(*) voir par exemple ce sujet et celui-ci pour découvrir ce qui est arrivé à des composants bas de gamme qui m'ont bien énervé

Différents cas en petite hydro.png

Dans le tableau ci-dessus, j'ai indiqué plusieurs cas, la plupart rencontrés sur le terrain :

1 : c'est le plus courant en petite hydro, pour environ 10 kW à 150 kW
2 : variante avec un alternateur, plus rare
3 : 1 cas connu à ce jour ! voir http://dbhsarl.eu/forum/viewtopic.php?f=5&t=349#p1871
4 : cas intéressant, vous vous connectez officiellement au réseau, avec contrat ERDF, mais sans contrat de vente, juste pour bénéficier de la stabilité
5 : idem, en version "officieuse" et protection VDE 0126 : la sécurité est assurée en cas de coupure réseau, mais ce n'est pas légal (?)
6 : idem, avec un alternateur, plus compliqué, jamais vu
7 : vu dans plusieurs moulins, pas vraiment légal, en pratique pas de danger de production lors des coupures réseau (car il n'y a plus de réactif)
8 : courant sur beaucoup de petites turbines asiatiques, 1 ou 2 kW, qui tournent toujours "plein pot"
9 : c'est l'ancienne régulation Hydrolec
10 : régulation semblable, plus simple, que j'ai mise en place sur une installation
11 : perfectionnement de la 10, avec régulation de la turbine
12 : solution à essayer un jour
13 : solution la meilleure à mon avis, en autoconsommation et quelques kW à dizaines de kW

Autres remarques en vrac :

- selon leur conception, les systèmes avec hacheurs/gradateurs/variateurs génèrent plus ou moins d'harmoniques, distorsion harmonique, parasites, et pics de tension, que les bobinages des anciennes génératrices n'apprécient pas du tout !
- les systèmes avec gradins (linéaires ou pondérés) type Hydrolec génèrent très peu d'harmoniques (juste une non linéarité au niveau de la tension de saturation des triacs/thyristors/MOSFET/IGBT), et ne dégradent donc pas les anciens bobinages
- la précision de régulation d'un système à gradins dépend du nombre de gradins : exemple avec Hydrolec, 12 sorties triacs linéaires = précision 1/13 = 8 %
- on a une précision semblable avec 4 gradins pondérés 1/2/4/8 qui donnent 16 étages et une précision de 1/16 = 6 %
- le système avec génératrice asynchrone et condensateurs est vraiment à réserver aux très faibles puissances, quelques kW
- il est sujet à des pertes de magnétisme rémanent, auquel cas on branche un coup de 24 Vdc entre 2 phases de la génératrice arrêtée, belles étincelles, et ça repart !
- le système du ballast (placé dans un grenier, ou dans l'eau) reste un gaspillage d'énergie (un peu comme rouler en accélérant toujours à fond et en freinant simultanément). A mon avis il faut l'éviter, et le réserver à une régulation rapide (quelque secondes à dizaines de secondes). Si l'on a trop d'énergie, mieux vaut ensuite fermer un peu la turbine, et laisser l'eau passer dans la rivière, plutôt que de la turbiner pour rien.

PS : ce sujet de régulation a déjà été abordé dans le forum, faites S.V.P. des recherches avec les mots clés "ballast", "gradateur", "gradins", "genalteur", "hydrolec", etc ...

dB-)

[Gilles21]

Bonjour
@ db
Pourrais tu donner plus de précisions sur le principe de régulation à découpage de phase. J'ai fait une recherche infructueuse et je ne sais pas trop à quoi m'en tenir
Bien que l'avenir de nos toutes petites centrales soit on ne peut plus incertain, on va faire comme si tout allait bien et comme je suis en train de remettre un alternateur Meccalte en service, je suis intéressé par ce concept. Peux tu m'expliquer ça en termes simples si c'est possible.
Merci d'avance
Cordialement

[Herv12]

Bonjour Gilles,

Le découpage de phase est plus communément appelé gradateur, ça donne ce signal:


C'est fait avec des tyristors ou un triac. On le commande a retardement pour ne laisser passer qu'une partie du signal, ce qui baisse la tension efficace qui alimente le ballast. Du coup c'est progressif et rapide.
Comme le dit DB, ça fait des harmoniques, mais c'est robuste et économique. Et ça permet d'obtenir un résultat trés stable sans paliers.

L'utilisation d'un hacheur a haute fréquence peut permettre d'obtenir un cosphi de 1 sans harmoniques, tout en modulant instantanément la puissance. (encore plus réactif et stable que le gradateur) Il y a moyen de ne pas avoir de surtensions. Par contre la résistance de ballast doit pouvoir fonctionner en courant redressé et haché a haute fréquences. Il faut aussi gérer les perturbations électromagnétiques du hachage a haute fréquence soit quelques contraintes.

Pour moi, la commande du vannage et les ballasts sont complémentaires, L'un ne remplace pas l'autre sur une installation un peu puissante, si on souhaite obtenir une tension de bonne qualité (solution 13 de db).
Quand la charge n'est constituée que de résistances, le commande du vannage peut suffire.
Quand la puissance n'est pas trés importante, on peut régler le vannage pour maintenir le niveau d'eau et le ballast bouffe tout le surplus.

[Ticapix]

Bonjour,

En ce qui concerne la régulation par ballasts, de l'armoire que nous commercialisons, le problème d'harmoniques est minoré quand on utilise 6 gradins au lieu de 3 (triphasé) cf ci dessous:

Harmoniques.JPG

On observe néanmoins des perturbations plus importantes , mais jamais dangereuses en cas de variations importantes de la charge (50%). Nos montages sont réalisés avec un PMG et non une géné asynchrone d'où probablement une moindre sensibilité.

Tout à fait d'accord avec la remarque concernant l'aspect "gaspi" d'un ballast qui chaufferait la nature en pure perte. En revanche les résistances ballast peuvent être utilisées pour préchauffer de l'eau ( chauffage central, eau chaude sanitaire. voire piscine.....) le seul impératif c'est que le ballast ne soit jamais déconnecté.


Cdt

TG

[Herv12]

Si on a un tronçon court-circuité, il est certain que réguler avec les réglages de la machine permet de détourner moins d'eau, c'est mieux

Mais si l'eau saute le barrage et rejoint immédiatement la sortie de l'installation, la chaleur est de toute façon perdue dans la nature.
L’énergie qui n'est pas récupérée par la turbine finit en chaleur perdue quand même. Donc il n'y a pas de remords ni honte à avoir si c'est dissipé dans des ballasts.

Bien au contraire, ça montre la bêtise du système actuel: il est souvent plus simple pour une petite installation de détruire l’énergie excédentaire produite que de l'injecter sur le réseau tant les contraintes de type "administaratives"... sont pénibles.

Perso ça m'amuse (me désole en fait, mais vaut mieux en rire) de voir un petit moulin cramer 2000Kwh chaque semaine dans ses ballasts, et qu'a côté on va subventionner une installation solaire PV domestique qui mettra un an a produire la même quantité d’énergie... Navrant, mais c'est comme ça!

[dB-)]

Bonjour,

je reprends ce poste, suite à un peu de rangement dans tout mon bazar, lors duquel j'ai re-découvert une ancienne platine de régulation Leroy Somer, avec sa rampe de 12 triacs sur un rail dissipateur thermique en aluminium

Ancienne régulation Leroy Somer.jpg

Cette platine, que j'ai déjà détaillée sur le forum, comporte un simple convertisseur Fréquence/Tension, puis 12 comparateurs de tension commandant les 12 triacs de sortie. On avait donc 13 étages de régulation (0 à 12 sorties enclenchées).

Si vous souhaitez remettre une régulation par ballast en œuvre aujourd'hui, nul besoin de système "captif" , vous pouvez simplement utiliser un nano automate (exemple Crouzet Millenium) avec 4 sorties statiques, suivies de 4 relais statiques (par exemple Celduc), et par exemple une pondération de 1 kW, 2 kW, 4 kW , 8 kW : vous aurez ainsi 16 paliers de régulation (donc mieux que la platine LS) avec 0 à 15 kW de ballast : 0, 1, 2, 1+2=3, 4, 4+1=5, 4+2=6, 4+2+1=7, 8, etc ...

Possibilité aussi de gérer seulement 3 sorties pondérées (donc 1, 2 , 4 et donc 9 étages de sorties) ce qui donne près de 10 % de précision de régulation, suffisant dans la plupart des cas.

Au niveau logiciel, il suffit de mesurer la fréquence du courant (avec par exemple un simple transformateur de sonnette), comme je l'a déjà indiqué dans ce sujet

L'avantage est que vous utilisez des composants industriels standards, "ouverts", fiables, peu coûteux à l'achat et à la maintenance, et plus pérennes que des systèmes captifs.

Bon W.E.

dB-)

[PERRET]

Bonsoir,

Pas tout à fait la même chose, mais dans le même esprit.

Utilisation d'un nano automate Logo! de Siemens pour adapter la puissance consommée par une chaudière électrique à la production d'une génératrice asynchrone.
Celle-ci étant raccordée au réseau, la fréquence est fixe donc non utilisable.
Évite l'achat d'un Wattmètre, couteux.

Il est utilisé dans ce cas, comme variable d'ajustement, la vitesse génératrice qui est strictement proportionnelle à la puissance délivrée par la génératrice.
Peut-être utilisée également avec un alternateur.

CHAUDIERE - 2.jpg

CHAUDIERE - 3.jpg

[Gil De Witte]

Bonsoir, vous pourriez certainement m'éclairer quand à l'accisition d'un régulateur de charge 24v, en effet y a t'il une différence entre les régulateur solaire et/où éolien ?, certains sont mixes.Je cherche a réguler ma pmg de 28v/300w nominal afin de charger mes 12batteries de 2v 140amp.Avez-vous une expérience qui justifie la diférence entre MPPT et les autres ? En aval de la pmg, un redresseur est instalé en amont de mon premier régulateur "bon marché" 40eur, qui je vous laisse voir le film.....
Je suis tenté par le modèle Victron mppt 75/15amp, qu'en pensez-vous? Merci d'avance. Gil
p.s je ne peut joindre mon fichier, 22Mb, 21sec

[ericnoharet]

Bonjour,

Il y a une difference entre un regulateur MPPT et un sans MPPT.

Difference de 30% de rendement en photovoltaique.

Je ne connais pas de regulateurs spécifique eolien, donc pas d'avis.

Pour le solaire j'ai du victron, trés bon materiel.

Je ne sais pas comment va reagir le MPPT avec le pmg.

Eric