Moteurs et génératrices asynchrones

[FABIEN 81]

Bonjour,

J'ai récemment acheté un moteur asynchrone allemand IE2,132 KW, 750tr, 1.8t ip 55 un peu plus de 7000 euros, j'ai vu un devis pour 160 KW 500tr 2.3t ip 55 a un peu plus de 11000 euros (sondes pt100 ou ptc 250 euros) avec chauffage anti condensation inclus...

L’IE2 demande des rendements plus élevés, pour cela le fabricant utilise plus de cuivre, des jeux plus fins (rotor stator), des tôles magnétiques de meilleure qualité, ventilation de meilleure qualité... Le fabricant dit qu'avec ces modifications les apports d'une génératrice sont extrêmement faibles (dans mon cas environ 0.02% d'écart d'après ce que j'ai pu lire). De plus ses moteurs sont maintenant prévus pour bien fonctionner sous 415 v. Je n'ai vu que rarement des courbes de rendements en dessous de 50%, le cos phy baisse, (magnétisation pour moins de puissance), les pertes fer doivent réduire, joules idem, après il y a les pertes fixes ventilo + rlt, 1 ou 2,3 kw? Quelle est d'après vous la consommation d'un tel moteur à vide ? 3 kw, 5 kw ?
(la turbine, multiplication perd beaucoup plus...)

Certains revendeurs disent, il faut des sondes partout, une génératrice est plus solide... Or mon revendeur me disait que les sondes à ses vitesses ( 500, 750 tr) ne servent à rien sur les paliers (il les vend sur demande), pour la résistance un moteur est en principe prévu pour fonctionner à 200 % de sa vitesse de rotation nominale, un moteur supporte de très gros à-coups suivant la charge en sortie (broyeur,... démarrages fréquents, charge à lancer, j'ai entendu parler d'une centrifugeuse qui mettait 30 min pour arriver a sa vitesse nominale, en démarrage direct), démarrages directs! 6.5 à 15 fois l'IN, en mode gêné 3 à 4.5 fois me semble t'il...

Sur le mien 750 tr :
Efficiency class IE2
Load data Efficiency Power factor
100% 94,6 0,82
75% 94,2 0,79
50% 92,8 0,73
Motor type
355MA-08-190 B3
Rated power 132,0 kW S1
duty Speed 740 r.p.m
Voltage 400/690 V
Sound pressure level max (1m)
71,5 dB(A)
Frequency 50 Hz
Resistance R20 (open)
Connection triangle/étoile
Full load torque 1704 Nm
Amps full load 248/144 A
DOL Starting torque vs FL torque 1,8
Amps no-load(400V) 95,3 A
DOL Pull up torque vs FL torque 1,5
Enclosure IP 55
DOL Pull out torque vs FL torque 3,1
Insulation Class F(temp. rise B (80 K))
DOL Starting current vs FL current 6,5
Cooling IC411
Grease type ESSO UNIREX N3
Max. coolant temp. 40°C
Grease Quantity DE 60 gr
Max. altitude 1000 mtr, above sea level
Grease Quantity NDE 51 gr
Grease Interval 5000 h
Cable entries 2x M72x2
Feature Cast-iron motor
Weight 1800 kg
Bearing DE
6322C3
Bearing NDE
6320C3

D'après ce que j'ai vu, lu et entendu, l'alternateur est nettement plus cher, l'armoire est plus complexe (synchro, réactif) plus chère, couplage plus complexe, long, avec plus d'usure (tâtonnements)... Une géné asynchrone peut démarrer bien avant ou bien après la vitesse de synchronisme, ce n'est pas le top, j'avoue, mais je pense que sur un alternateur vous faites ça, planquez vous! Ca ne pardonne pas il parait...! Ticapix, vient de dire le soucis des diodes qui claquent, avant il y avait les charbons... Le rotor est bobiné, plus fragile.... L'avantage de l'alternateur est le réactif réglable, je sais c'est un souci, les condensateurs c'est cher, mais on est loin de rattraper la différence de prix 10 ou 15000 voir 20 ou 30000 euros ça en fait du condo!
D'après certains l'alternateur est injustifié en dessous de 1000 KW, j'ai vu une 2600 KW avec une génératrice...
Ne parlons pas du PMG à 1000 euros du kw, bien que celui ci aurait des avantages... Le couplage comme une machine asynchrone, un pmg est synchrone non?

Tout est une question de moyens, d'envie,... Ceci, est mon avis! lol

Cdt,
Fabien

[dB-)]

Bonjour,

le prix des machines asynchrones dépend essentiellement de la hauteur d'axe : pour une génératrice VEM 132 kW 750 tr/min ce serait 315 mm, mais d'après vos données vous avez donc un moteur 355 mm.

Je trouve dommage d'acheter un moteur neuf de cette puissance pour l'utiliser en génératrice : pour quelques % de plus vous auriez eu une vraie génératrice, le supplément étant amorti en un ou deux ans, avec les années suivantes des kWh en plus (sujet déjà abordé).

Je ne pense pas que les fabricants de machines asynchrones sont des incompétents ou des voleurs : il y a bel et bien deux gammes de produits distinctes, les moteurs et les génératrices. Le blabla d'un vendeur n'y change rien, et je serais curieux de savoir comment il argumente 0,02 % de différence de rendement entre moteur et génératrice ( attention, la différence de rendement peut être très faible entre "un moteur utilisé en moteur" et "une génératrice utilisée en génératrice", mais là on parle bien d'un "moteur utilisé en génératrice" ce n'est pas pareil )

VEM moteur génératrice asynchrone 132 kW 750 rpm.JPG

Ci-dessus comparaison moteur/génératrice de même puissance 132 kW, même vitesse 750 tr/min, même hauteur d'axe 315 mm, mêmes dimensions extérieures, chez VEM : la génératrice est globalement plus légère (1250 kg au lieu de 1430 kg) tout en ayant les mêmes dimensions extérieures, son rotor aussi (moment d'inertie moindre avec 6.7 kg.m² au lieu de 8.7), donc certainement une meilleure résistance aux sur-vitesses, une sur-intensité de démarrage de la génératrice en mode moteur inférieure à celle du moteur (Ia/In = 6.5 au lieu de 7.5), tout en ayant un meilleur couple de démarrage (Mk/MN = 2.5 au lieu de 2.2) donc probablement une plus forte résistance électrique au niveau du rotor (voulue).

Pour faire tourner à vide ce moteur de 132 kW, prévoyez je pense plus que 3 ou 5 kW (sans parler du courant de démarrage et du besoin en réactif) : résistance des roulements, gros ventilateur, rémanence magnétique et courants de Foucault.

Les sondes sur les paliers (il n'y a plus de paliers lisses, mais des paliers à roulements à billes ou à rouleaux depuis quelques décennies) sont effectivement souvent demandées en hydro-électricité, probablement une ancienne habitude héritée des paliers lisses, et ça fait bien sur la supervision, mais elles sont en pratique peu utiles, d'après l'expérience d'un ami qui travaille dans la maintenance et le rebobinage de moteurs, et qui en voit passer plus d'une centaine par an. En général, un palier à roulements devient bruyant bien avant de chauffer, et mieux vaut un petit coup d'œil (ou d'oreille) de temps en temps, ou un suivi périodique des vibrations (capteurs fixés à demeure sur les paliers). Mais cette option de mesure de température étant peu coûteuse, pourquoi pas après tout.

La tenue d'un moteur asynchrone à cage d'écureuil à une vitesse de 200% (exemple 1500 tr/min pour un 750 tr/min), c'est souvent vrai, mais bien sûr uniquement en vitesse à vide (et non pas moteur alimenté, avec glissement de 100% : là ça va fumer, ou plutôt le thermique va sauter). Là aussi, le vendeur peut inventer ce qu'il veut, un moteur utilisé en moteur étant très rarement (disons jamais) en sur-vitesse, le fabricant ne va pas mettre ce critère en avant, d'ailleurs je ne sais pas s'il s'engage sur ce point et s'il garantit la tenue en sur-vitesse. Par contre une génératrice est de part sa fonction exposée à des sur-vitesses, donc conçue dès le départ avec un rotor allégé, l'équilibrage dynamique du rotor sera plus soigné, et la sur-vitesse maximale admise est mentionnée dans ses caractéristiques.

L'histoire d'un moteur asynchrone classique, cage d'écureuil, démarré en direct, et qui met 30 minutes à atteindre sa vitesse nominale me semble complètement irréaliste ! Un tel temps de démarrage n'est possible qu'avec un moteur à rotor bobiné et ses résistances de démarrage, ou un démarreur électrolytique, ou encore avec un variateur de vitesse, plus une ventilation forcée ou un refroidissement liquide, ou même au fréon (comme je l'ai connu sur certains gros compresseurs frigorifiques centrifuges). Au démarrage, le glissement est d'abord de 100 % puis diminue, et quasiment toute la puissance électrique part en échauffement du rotor (avec évidemment aucune ventilation efficace à basse vitesse) ce qui va aussi échauffer le stator : en quelques dizaines de seconde on dépasse les températures admissibles et ça fume ... Sans parler de la protection thermique du moteur (relais thermique, disjoncteur magnéto-thermique), qui va évidemment sauter en quelques dizaines de secondes, et non pas attendre 30 minutes !

Un rapport Id/In de 15, idem, ça me paraît excessif et je n'ai encore jamais vu ça dans la gamme de machines dont on parle (quelques kW à 200 ou 300 kW)

Enfin pour le cos Phi, la valeur de 0,82 à 100% reprise sur votre fiche technique est celle du moteur en mode moteur, prévoyez un cos Phi plus mauvais avec le même moteur en mode génératrice.

Un avantage quand même pour le moteur utilisé en génératrice : vous n'aurez pas besoin de chauffer le local en hiver

Cordialement

dB-)

[Ticapix]

Bonjour

Je ne suis pas sûr qu'un alternateur soit fragile , il n'y a qu'à voir toutes les photos que DB nous fait passer régulièrement.
La différence de prix entre alternateur et génératrice asynchrone n'est pas aussi importante que cela et à mon avis sur une machine basse vitesse inf ou égale à 500 tours, l'alternateur peut se discuter valablement.
Il n'y a que les utilisateurs d'alternateurs qui peuvent à mon avis en parler avec impartialité. J'étais d'ailleurs un peu de votre avis avant d'en avoir un.
Le seul inconvénient que je leur trouve c'est effectivement un temps de couplage long qui peut aller jusqu'à 1min30 versus 10/15 sec pour une géné. On doit perdre environ 1 heure de production par an !! Horreur!
Je suis par ailleurs convaincu que la réticence a l'installation d'un alternateur vient plus de la méconnaissance de certains de nos installateurs qui se réfugient derrière la complexité relative de l'installation et qui exagèrent devant le client, le coût ,la complexité. .......


Enfin un Pmg ne vaut pas 1000 € le kw y compris en basse vitesse.
Les prix actuels sont plutôt entre 100 € et 300/350 € selon la vitesse et la puissance. Ex 3500 € pour 15 kw à 250 tours ou encore 34 000 € pour 145 kw à 150 tours .

Bon Dimanche
TG

[dB-)]

Bonjour,

voir toutes les photos que DB nous fait passer régulièrement

Allez, une de plus !

Ancien alternateur 5000 V.JPG

Ancien alternateur bobiné en 5000 V, puissance je crois 250 kW , sur une très belle micro centrale de l'Est de la France.

L'excitation d'origine par dynamo en bout d'arbre a été remplacée par une simple alimentation statique triphasée / redressée et régulée, et les bagues d'alimentation ne sont pas du tout un problème. Le couplage se fait en quelques minutes, le propriétaire, (qui peut comparer, ayant plusieurs centrales), est très satisfait de ce matériel.

Personnellement je n'ai pas de préférence, génératrice asynchrone (et même moteur dans certains cas), alternateur synchrone bobiné ou PMG, tout ce qui fait de l'électricité à partir de l'eau est bienvenu, pourvu qu'on ne détruise pas les seuils !!

Cordialement

dB-)

[FABIEN 81]

Pour les différences génératrice, moteur, mon fabricant n'en fait plus, siemens en dessous de 1000 kw non plus, j'avais consulté deux autres fabricants idem, les rendements qui m’ont été dit par mon fabricant sont confirmés par une doc leroy somer (moins d'1% d'écart), je râle de l'avoir perdu. Je voulais aussi une génératrice, c'est faute d'avoir trouvé que je me suis tourné vers un moteur.

Ce n'est pas parfait, mais pour le prix...

J'aimerais avoir un alternateur de l'époque, comme celui de DB, inusable!

Les moteurs, alternateurs, à palier lisses se refont en modèle neuf, sur des puissances élevées ou moyennes.

J'ai personnellement vu des moteurs d'usinage, a la limite du "calage" toutes les 30 secondes, puis retour à 6000 tr/min ..., et ça des journées entières, à la longue les tiges filetées qui maintiennent les flasques étaient toutes casées, moteur de 25 ans en 2 ou 3*8 h, des tiges neuves et 3 ans de plus...
Sur une autre machine ou volontairement tout les 20 tours (vissage d'une vis) on bloque le moteur en charge au moyen d'un bloqueur qui vient se loger dans un trou de l'arbre, pour avoir un positionnement précis. (et cela sur une machine de 1986, et une de 2011, il s"agit de moteurs standards). Il est aussi courant de faire tourner un moteur standard à 100 ou 120 hz ou à 20 hz (la ça chauffe dur)... 30 min, me choque un peu, mais bon, 5 minutes ça arrive souvent. J'ai travaillé dans l'industrie du bois, du fer a béton, et de l'agroalimentaire, dans tous les cas j'ai vu des fonctionnements de ce type sans réels soucis, les thermiques, c'est relativement rare qu'ils sautent, bon des fois on y est pour quelque chose...
Des ptc ou autre c'est assez rare d'en voir, même sur des 110 kw. Sur les petits moteurs, les broches, des fois il ne vaut mieux pas regarder la température on aurait peur, je pense que 110° ça doit arriver, quand le local est déjà à 50°c...
Billes de roulements fondues, ou sans... lol C'est la crise! Non, mais on est pas toute la journée à surveiller les machines quand on arrive, on dit c'est beau la mécanique!

A 90kw, il se maintient à 40, 45°c ambiance à 25°... J'ai 2 génés qui chauffent bien plus, surtout à fond les ptc déclenchent si on arrête et redémarre trop vite... Effectivement niveau taille et poids, c'est presque du simple au double, pour une géné hauteur 315, 1000 tr et un moteur hauteur 355, 750 tr . Cela ne me dérange pas, l'alternateur d'époque faisait bien plusieurs tonnes...

Tous les fabricants ne vendent pas des pmg, à des prix raisonnables, comme Ticapix...

Sur ce bonne soirée,
Salutations,
Fabien

[dB-)]

Bonjour,

ça y est, la petite installation de 30 kW dont je parlais plus haut, avec alternateur sans balais, injecte sur le réseau !

J'ai évidemment multiplié les vérifications et réglages avant couplage :

• - moultes relectures des documents constructeur
  - câblage de la régulation d'excitation, du module de mise en parallèle, du module de gestion du cos phi, du synchrocoupleur
  - sens de rotation des phases
  - réglage de la tension avant couplage
  - réglage de la limitation d'intensité au couplage
  - paramétrage du synchrocoupleur
  - reprise des informations de couplage par automate pour amélioration
  - remplacement des boulons de l'accouplement à flasques par des piges de rupture en PVC ...
  - essais de couplage à blanc, disjoncteur déclenché

Malgré toutes ces précautions, j'ai quand même bien serré les fesses lors du premier couplage réel sur le réseau !

Synchronisation rapide (non truqué !).gif

Mais ça fonctionne, et plutôt bien, et le couplage de l'alternateur de cette installation avec une vieille turbine à cloche se fait aussi rapidement que celui de turbines Kaplan ou autres plus récentes, avec génératrice asynchrone.

Pas assez d'eau pour monter en puissance.jpg

dB-)

[PERRET]

Bonjour,

Un Ami a mesuré la vitesse de sa génératrice en fonction de la puissance aux bornes.

Glissement courroie.jpg

L'on s’aperçoit alors que le glissement d'une génératrice asynchrone, aux erreurs de mesure près, est strictement proportionnel à la puissance aux bornes de la génératrice.

Génératrice HELMKE - 2.jpg

DENISE - Transmission 02.JPG

Autre mesure réalisée : glissement de la courroie - dépend de sa tension, était ce jour là de ± 2 % à la puissance de 11 kW.
On peut en conclure que le rendement de la transmission est le l'ordre de 98 % à la puissance nominale, aux pertes par ventilation et dans les paliers près.

Ces mesures ont été réalisées, en l’absence d'un wattmètre analogique, pour adapter, via un micro-automate, la puissance d'une chaudière électrique à la puissance fournie par la génératrice.
En effet, la vitesse étant connue sous forme numérique, il était très facile d'adapter le nombre de gradins en service sur la chaudière à la vitesse génératrice, donc à la puissance disponible.

[Gilles21]

Bonjour et merci Claude pour ce graphique. J'ai actuellement et provisoirement cette géné sur ma Francis et ça correspond à ce que j'avais relevé. Je vais remettre en service l'alternateur Meccalte qui était monté sur la Banki dès que j'aurai modifié ma transmission.
A la mise en route, j'obtenais une vitesse max de 762 tours, ce qui correspondait à une puissance sortie géné de 6.4 kw ( je sais, cette géné est mal adaptée à mon site mais c'est le modèle le plus petit de helmke ).Je ne sais pas à quoi c'est du mais je ne dépasse plus 760 t/mn ( encrassement de la roue, état de surface des organes, usure des roulements qui ont 18 000 heures ? ). Toutes ces petites choses ajoutées font que j'ai quand même perdu environ 15 % de rendement en deux ans de fonctionnement.
Cordialement

[Herv12]

Bonsoir,
Ce résultat parait assez logique car de mémoire, il me semble que le glissement est proportionnel au couple. Et comme la vitesse est a peu prés constante...

Je pense qu'il y a aussi un lien avec la tension, (tension plus faible, glissement plus important).
Si vous avez l'occasion de pouvoir le vérifier, ce serait intéressant.
Néanmoins ça reste un moyen très économique d'estimer la puissance sans recours à un wattmètre.
Merci de l'info.

[caruel gilles]

Bonjour,

Quelle doit être la vitesse de rotation d'une génératrice ?

Je suis nul sur ce sujet. Je lis 1000 tours, 1200 tours, 750 tours ?

Si l'on installe une roue à aubes qui tourne lentement, il faut multiplier la vitesse.
L'intérêt serait donc d'avoir une génératrice à vitesse lente, la multiplication serait elle moins onéreuse?
la production serait elle la même ?
Dans ce cas, peut-on revenir à une simple multiplication par courroies et poulies ?

Quels sont les avantages et les inconvénients de ces génératrices à rotation lente ?
D'ailleurs quelle est la vitesse minimale de cette catégorie de génératrices ?

Merci de vos précisions.
Sellig