Couplage d’un alternateur sur le réseau

Le couplage est l’opération qui consiste à connecter les bornes de l’alternateur à celles du réseau triphasé pour débiter de la puissance électrique.

On n’effectue le couplage que lorsque les bornes homologues de l’alternateur et du réseau sont au même potentiel ; sinon la connexion s’accompagne de courants importants susceptibles de provoquer des chutes de tension, la disjonction des appareils de protection et un couple important qui pourront causer la rupture de l’accouplement rotor turbine. Pour éviter cela, il faut réaliser les conditions :

P Même ordre de succession des phases.

P Mêmes valeurs efficaces de tensions.

P Mêmes fréquences.

P Tensions homologues en phases.

 

Le couplage est opéré en fermant simultanément les interrupteurs K1, K2 et K3 à l’extinction simultanée des  lampes.

Pour un alternateur couplé au réseau, V est imposé à 220 V et f à 50 Hz. Les grandeurs variables du réseau sont le courant I et le déphasage φ. Observons l’allure du diagramme de Fresnel pour la variation de ces deux grandeurs :

P Pour un facteur de puissance fixe et des courants variables :

P Pour un courant fixe et des facteur de puissance variables :

On constate que pour ces deux situations la f.é.m. E doit varier. E est donnée par la relation : .

On constate que le flux est le seul terme pouvant être modifié par l’intermédiaire du courant d’excitation Ie.

Conséquence :

En utilisation normale, un groupe électrogène doit fournir une tension dont la valeur efficace est la plus constante possible. La charge pouvant varier dans des proportions importantes, un dispositif électronique de régulation (asservissement), agissant sur l’intensité du courant d’excitation, est donc nécessaire.

 Bilan des puissances d’un alternateur

P Le rotor est parcouru par un courant continu et voit lorsqu’il est en rotation un champ tournant à la même vitesse (relativement fixe) ; il n’est donc le siège d’aucune perte fer.

P Les Pertes dites « collectives » Pc sont les pertes mécaniques et les pertes fer qui ne dépendent pas de la charge.

P Si la machine est auto excitée, la puissance absorbée est entièrement mécanique.

 Domaine d’utilisation :

On retrouve les alternateurs dans les groupes électrogènes, dans les véhicules automobiles et bien sur dans les centrales de production d’électricité (hydrauliques, thermiques…).

Exemple : centrale hydraulique de Rhinau sur le Rhin.

La centrale comporte quatre alternateurs de 42000 KVA chacun : vitesse, 75 tr/mn  avec turbines Kaplan à axe vertical, débit 350 m3 /s.