Alternateurs bobinés et à aimants permanents

[platbrood]

Re,
Voilà le 2 éme - conception plus sérieuse

Fixation des aimants cage Ecureuil 013.JPG

[dB-)]

Bonjour,

merci pour les photos et le "Reverse Engineering" ça donne des idées de ce qu'il faut faire ... ou pas ...

Le coup du feuillard est astucieux (pour un petit PMG économique), il est sûrement en laiton ou autre matériau non magnétique, sinon ça ferait perdre beaucoup d'efficacité.

On voit aussi l'inclinaison des aimants sur le rotor pour diminuer les vibrations magnétiques.

Dommage que la construction soit faite à la va vite :

- plein de limaille de fer agglutinée autour des aimants
- montage du rotor en porte à faux avec guidage très court ! (pour une éolienne)
- mauvaise protection contre la corrosion
- aucune trace d'équilibrage
- mauvaise protection du fil au niveau des chignons
- mauvaise étanchéité, tout a pris l'humidité

Le second PMG a en effet l'air un peu mieux construit, mais présente moins de pôles.

Bon W.E.

dB-)

[LeTiocan]

Bonjour à tous.
Nous avons dernièrement remis en état une petite turbine Francis qui entraîne désormais un alternateur Matabon de 8kVA dont le courant d'excitation est fournit par une dynamo à aimants permanents.
C'est bien sûr du matériel d'époque (Matabon 1940 et régulateur Georgin à contacts vibrants). Tout a fonctionné correctement jusqu'à s'aperçevoir que les aimants permanents ne fournissaient plus le champ suffisant pour induire le courant d'excitation. A l'aide d'une source extérieure (batterie 12v) qui alimente les bobines des aimants, le flux est restauré et l'induit de la dynamo fournit de nouveau le courant d'excitation à l'alternateur. Le circuit étant donc correct, le problème se reporterait sur les aimants permanents.

Ma question serait de savoir s'il est possible de "redonner vie" à ces aimants, par une solution "artisanale" ou un professionnel. J'ai plus ou moins lu que cette opération pourrait se réaliser moyennant une intensité puslée sur qq spires autour du corps de l'aimant, mais on parle de 50kA !.

D'avance merci si vous avez qq conseils ou pistes à suivre.
benoit

[dB-)]

Bonjour,

merci pour les photos ! et félicitations pour votre travail de restauration !

D'après vos photos, il ne s'agit pas vraiment d'une dynamo à aimants permanents : le stator (votre deuxième photo) comporte deux pièces polaires entourées de bobinages, et quand on alimente ces bobinages en courant continu (faible courant géré par un régulateur), on crée un champ magnétique, dans lequel tourne le rotor, et on obtient via des balais frottant sur le collecteur du rotor un nouveau courant continu, plus important que celui de l'excitation ...

Éventuellement, ces deux pièces polaires peuvent se retrouver magnétisées au fil du temps, mais la présence des bobinages montre que ce n'est pas une excitation à aimants permanents, c'est le même type de dynamo que celles qui équipaient les véhicules anciens : initialement le stator doit être excité par le courant continu venant d'une batterie, puis une fois que l'ensemble tourne, la production de courant continu par le rotor peut se substituer au courant fourni par la batterie ... Il est certain qu'une aimantation résiduelle du stator facilite les choses, mais elle n'est pas indispensable si vous avez une bonne batterie.

J'ai plusieurs fois redonné un peu d'aimantation rémanente à des alternateurs auto-excités fatigués, simplement en branchant pendant quelques secondes une ou deux batteries sur l'inducteur, ou même à des génératrices asynchrones travaillant en ilotage (avec batterie de condensateurs), en faisant le même branchement sur une phase de l'induit, là il est possible aussi de le faire sur la dynamo complètement assemblée, il suffit d'alimenter directement les bobinages de l'inducteur (stator) en courant continu, sous leur tension nominale (12 V ??), sans passer par le régulateur, et pendant une dizaine de secondes. Mais si les deux pièces polaires sont en acier doux (ce qui est probable), une forte aimantation ne se maintiendra pas, seule une petite aimantation résiduelle (bien pratique) pourra se maintenir.

Il y a trois solutions :

a) la solution "vintage" : redonner au système sa configuration d'origine, qui comportait probablement une première partie courant continu semblable à celle des voitures anciennes : batterie + régulateur de charge + dynamo, et une seconde partie pour le courant alternatif, avec un alternateur excité par la première partie... Il vous faut donc une bonne batterie, le régulateur de charge à contacts vibrants Georgin pour gérer l'induction de la dynamo (ce régulateur mesure la tension du circuit alternatif, et gère l'excitation de la dynamo, qui modifie à son tour l'excitation de l'alternateur ...). Le problème est que pour réguler l'alternateur, il faut faire varier la tension du circuit continu, la batterie ne peut donc pas être branchée directement sur ce circuit continu (comme c'est le cas des anciennes voitures), cela suppose d'avoir un chargeur indépendant pour la batterie.

b) solution "hybride" : si vous voulez éliminer la batterie, et si l'aimantation rémanente est insuffisante, il serait possible d'ajouter aux deux pièces polaires de la dynamo deux petits aimants récents, du type néodyme par exemple, et que l'on trouve facilement dans des formes et dimensions variables. Si besoin, ces nouveaux aimants peuvent être entourés de pièces polaires usinées en acier doux massif (le champ magnétique est quasi constant à ce niveau, il y a donc peu de courants de Foucault, et il est inutile d'utiliser des tôles feuilletées) pour redonner une forme extérieure identique à l'ancienne. Il faut vérifier que l'échauffement est compatible avec la température maximale supportée par ces nouveaux aimants, et une recherche sur le net avec le mot clé "aimant" vous donne quantité de vendeurs en lignes. C'est à mon avis une solution compliquée, qui peut vous emmener loin si vous n'êtes pas familiarisé avec ce domaine.

c) solution la plus simple : écarter la dynamo, enlever tout le circuit continu (plus de batterie, ni de dynamo, ni de régulateur Georgin), et utiliser pour l'excitation de votre alternateur un petit module électronique spécifique, que l'on trouve aussi facilement sur les sites de vente en ligne (nouvelle recherche sur le net, avec par exemple les mots clés "AVR alternateur" : ce circuit (AVR = Automatic Voltage Regulator) mesure la tension alternative fournie par le stator de l'alternateur, et fournit à son rotor (que ce soit du sans balais brushless ou via des bagues et balais) une tension continue, gérée automatiquement pour maintenir une tension alternative constante. Au démarrage, il utilise l'aimantation rémanente du rotor de l'alternateur, et ce circuit gère aussi automatiquement l'arrêt de l'alternateur, de sorte à maintenir au mieux cette aimantation rémanente.

Bon W.E.

dB-)

[platbrood]

Bonjour,
je termine la remise en état de 3 alternateurs de petites éoliennes , c'est toujours mieux que de jeter.
Je n'apprécie pas la société de consommation qu'on nous impose ???
Modifications:
Aimants fixé dans la résine
ajoute d'un 2ème roulement
isolement de sortie des fils
Adaptation B3 pour les essais sur banc d'essais
On verra bientôt s'ils aurons une nouvelle vie...
PF

P1090690.JPG

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P1090693.JPG

P1090694.JPG

[LeTiocan]

Bonsoir Didier et merci pour toutes ces précisions.
Ce dont je suis certain c'est qu'à l'origine il n'y a jamais eu de source de tension extérieure complémentaire pour creer le champ dans l'induit de l'excitratice, c'est pour celà que je parlais d'un champ permanent fournit par les pièces polaires. Après je suis d'accord avec vous de dire que le courant d'excitation de l'alternateur va être ré-injecté en partie dans les bobines de l'excitatrice et ainsi fournir un champ suffisant.
Sur une photo il y a une batterie de coté, c'est ce que nous avions déjà utilisé pour "stimuler" les bobines autour des pièces polaires, et là ça marche, notre alternateur delivre bien son 220v tri.
On peut maintenir la batterie 2s, ... 30s mais dès qu'on enlève le 12Vdc tout retombe !. C'est là que c'est bizarre car au début de ce projet de rénovation nous avions effectivement ré-excité le tout avec une simple pichenette de 12v pendant qq secondes .... et ça roulait sans le 12v après redémarrage.
... je me demande si il n'y a pas maintenant un autre problème de branchement avec l'inducteur de de l'alternateur, le rhéostat ? ... il faut que l'on creuse le sujet, si le courant va maintenant en sens inverse ça ne va pas aider le champ à forcir.

Pour info tout ceci est de l'équipement de récup sans frais supplémentaires, c'est le plaisir de faire fonctionner une installation d'époque et d'évaluer ce qu'une installation de cette dimension pourrait fournir en continu (moyennant les capacités de nos sources).
A terme il y aurait encore le plan d), c'est le remplacement de l'alternateur par une machine synchrone, mais il s'agit d'un autre sujet, je ferai surement un post il me reste un point pas clair comprendre.

Un grand merci Didier et bon we.
benoit

[dB-)]

Bonjour,

d'après votre description, le schéma d'origine était peut être le suivant :

Alternateur avec dynamo.png

- on suppose qu'il y a un peu d'aimantation rémanente du stator de la dynamo
- dès que ça commence à tourner il se produit un peu de courant continu au rotor de la dynamo
- juste assez pour alimenter le régulateur Georgin (les anciens utilisaient des contacts vibrants, les plus récents étaient électroniques)
- le régulateur voit qu'il n'y a pas assez de tension alternative en sortie, il ferme son contact interne
- ceci alimente le stator de la dynamo, à partir du courant résiduel au rotor
- la mayonnaise prend, les tensions continues montent, l'alternatif en sortie de l'alternateur aussi
- et le régulateur commence à réguler en faisant vibrer son contact (ancêtre du PWM)

Contact vibrant sur régulateur Georgin.gif

2008-08-09-09h09m25 ancien régulateur Georgin mécanique.jpg

2010-02-24-14h05m56 ancien régulateur Georgin électronique.jpg

Si par erreur l'alimentation du stator de la dynamo a été inversée, ça n'est pas très bon pour l'aimantation rémanente ... Avec un morceau de fer quelconque (non magnétisé), il est facile de voir s'il reste de l'aimantation ou pas au niveau des pôles du stator de la dynamo.

- s'il n'y en a plus, on peut alors re-magnétiser dans n'importe quel sens (à respecter par la suite)
- s'il reste de l'aimantation, il faut alors déterminer son sens, par exemple avec une ancienne boussole à aiguille, et voir en appliquant un petit courant (exemple 0.1 A) si cela renforce ou annule l'aimantation, noter la polarité qui renforce

Pour re-magnétiser, alimenter le stator en continu pendant par exemple 5 secondes au double de la tension nominale (ça donne 4 fois la puissance, surveiller la température des bobinages !).

Bon W.E.

dB-)

[dB-)]

Bonjour Fernand,

merci pour le reportage photo, la rénovation prend tournure, on attend maintenant les mesures !

A bientôt, et bon W.E.

dB-)

[LeTiocan]

Bonjour Didier,

Tout est en ordre, il y avait qq erreurs qui font que le courant de l'inducteur de l'alternateur n'était pas correctement ré-injecté dans l'excitatrice. C'est suite au recablage du Georgin.
Donc tout fonctionne correctement sans alimentation externe, le champ fournit par les pièces polaires est suffisant pour initier le système. c'était loccasion de tout démonter et revoir qq connexions usagées.
Le test s'est fait à vide, la prochaine fois nous verrons avec une charge qui permettra de tester le régulateur. J'avais remis de l'huile dans le dash-pot pour l'amortissement du contact sur balancier (comme bien illustré dan votre dernier post), mais il reste peut être d'autres surprises.
Je laisse une photo, notre modèle semble encore antérieur (n° 2720).

En tout cas merci du coup de pouce
benoit

[platbrood]

Bonjour à tous,
En 2002, j'avais commencé la modification d'un moteur de 2,2 kw pour le transformer en alternateur PMG.....on m'avait assuré que c'était pas possible et aujourd'hui grâce au forum , je viens de le terminer et ça fonctionne.
Vu mon variateur de fréquence qui est à la limite , j'ai pu rapidement remettre 1200W sur le réseau en y ajoutant un pont redresseur + onduleur SMA de 3,5 kw.
Celui de la petite éolienne de 300w avec pont redresseur et onduleur Mastervolt qui démarre à 50 v continu est monté à + de 150 w en tournant à 1100 t/m.
Encore un grand merci à Didier pour ses explications claires et précise , c'est pour moi un génie de l'enseignement et j'en parle en connaissance de cause , je n'ai pas fait d'étude d'électricité , électronique et encore moins de l'informatique.
Courage aux propriétaires de moulin , s'ils ont un petit atelier d'usinage à proximité , ils savent que c'est une technologie qui marche.
Bonne journée,
PF

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