Tout d’abord, il convient de circonscrire le champ de cette discussion afin d’éviter toute imprécision. Le générateur dont il est question ici est un générateur synchrone triphasé à courant alternatif sans balais, désigné ci-après simplement par le terme « générateur ».
Ce type de générateur se compose d'au moins trois parties principales, qui seront mentionnées dans la discussion suivante :
Le générateur principal est composé d'un stator et d'un rotor. Le rotor principal génère un champ magnétique, et le stator produit l'électricité nécessaire à l'alimentation de la charge. L'excitatrice, quant à elle, est composée d'un stator et d'un rotor. Le stator de l'excitatrice génère un champ magnétique, le rotor produit l'électricité, et après redressement par un collecteur rotatif, elle alimente le rotor principal. Le régulateur automatique de tension (AVR) détecte la tension de sortie du générateur principal, contrôle le courant de la bobine du stator de l'excitatrice et stabilise ainsi la tension de sortie du stator principal.
Description des travaux de stabilisation de tension AVR
L'objectif opérationnel d'un régulateur de tension automatique (AVR) est de maintenir une tension de sortie stable pour le générateur, communément appelé « stabilisateur de tension ».
Son fonctionnement consiste à augmenter le courant statorique de l'excitatrice lorsque la tension de sortie du générateur est inférieure à la valeur de consigne, ce qui équivaut à augmenter le courant d'excitation du rotor principal et à faire monter la tension du générateur principal jusqu'à la valeur de consigne ; à l'inverse, il réduit le courant d'excitation et laisse la tension diminuer ; si la tension de sortie du générateur est égale à la valeur de consigne, le régulateur automatique de tension (AVR) maintient la tension de sortie existante sans modification.
De plus, selon la relation de phase entre le courant et la tension, les charges CA peuvent être classées en trois catégories :
Une charge résistive présente un courant en phase avec la tension appliquée ; une charge inductive, un courant en retard de phase par rapport à la tension ; et une charge capacitive, un courant en avance de phase par rapport à la tension. La comparaison de ces trois caractéristiques permet de mieux comprendre les charges capacitives.
Pour les charges résistives, plus la charge est importante, plus le courant d'excitation requis pour le rotor principal (afin de stabiliser la tension de sortie du générateur) est élevé.
Dans la discussion qui suit, nous utiliserons le courant d'excitation requis pour les charges résistives comme référence, ce qui signifie que les valeurs plus élevées sont qualifiées de plus élevées ; nous les qualifierons de plus faibles.
Lorsque la charge du générateur est inductive, le rotor principal nécessitera un courant d'excitation plus important pour que le générateur maintienne une tension de sortie stable.
Charge capacitive
Lorsque le générateur rencontre une charge capacitive, le courant d'excitation requis par le rotor principal est plus faible, ce qui signifie que le courant d'excitation doit être réduit afin de stabiliser la tension de sortie du générateur.
Pourquoi cela s'est-il produit ?
Il convient de rappeler que le courant dans la charge capacitive est en avance de phase sur la tension, et que ces courants de précontrainte (circulant dans le stator principal) induisent un courant dans le rotor principal, lequel se superpose positivement au courant d'excitation, renforçant ainsi le champ magnétique du rotor principal. Par conséquent, le courant provenant de l'excitatrice doit être réduit afin de maintenir une tension de sortie stable du générateur.
Plus la charge capacitive est importante, plus la puissance de sortie de l'excitateur est faible. Lorsque la charge capacitive atteint un certain seuil, la puissance de sortie de l'excitateur est réduite à zéro. Cette absence de puissance de sortie correspond à la limite du générateur. À ce stade, la tension de sortie du générateur n'est plus stable et ce type d'alimentation électrique est inutilisable. Cette limitation est également appelée « limitation de sous-excitation ».
Le générateur ne peut accepter qu'une capacité de charge limitée ; (Bien entendu, pour un générateur donné, il existe également des limitations quant à la taille des charges résistives ou inductives.)
Si un projet est perturbé par des charges capacitives, il est possible d'utiliser des sources d'alimentation IT avec une capacité par kilowatt plus faible, ou d'utiliser des inductances pour la compensation. Veillez à ne pas faire fonctionner le groupe électrogène à proximité de sa limite de sous-excitation.
Date de publication : 7 septembre 2023
