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Générateur électrique, types et fonctionnement

Générateur électrique, types et fonctionnement

Un générateur électrique est un appareil conçu pour produire de l' électricité à partir d'autres formes d'énergie. Le plus courant est celui qui transforme l'énergie mécanique en énergie électrique. Parfois, il est également appelé groupe électrogène.

Un générateur électrique est un instrument qui transforme l'énergie mécanique en énergie électrique dont le principe de fonctionnement est basé sur le phénomène d'induction électromagnétique. 

Michael Faraday a conçu le premier générateur d'induction électromagnétique: le disque de Faraday. Le disque de Faraday a montré que l'énergie électrique pouvait être générée en utilisant le magnétisme. La loi de Faraday stipule que la tension induite dans un circuit est directement proportionnelle à la variation du flux magnétique dans un conducteur ou une bobine.

Comment fonctionne un générateur électrique?

Les générateurs électriques utilisés dans les usines de production d'électricité sont assez complexes, mais leur principe de fonctionnement est très simple:

Ils sont schématiquement constitués d'un ou plusieurs enroulements de fils conducteurs (bobines). Ces bobines sont alimentées en énergie mécanique pour les faire tourner dans un champ magnétique intense.

L'énergie mécanique peut être fournie par une turbine. La bobine, libre de tourner, est appelée rotor, tandis que l'aimant fixe est appelé stator. Il existe trois types de turbines:

Dans certaines centrales hydroélectriques, le générateur peut fonctionner à l'envers. De cette façon, il fonctionne comme une pompe à eau. Cette fonctionnalité est utile en cas de surplus d'énergie.

Les génerateurs électriques s'utilisen pour la géneration constante d'énergie électrique. Cpeendant, ils pouvent êtré utilisés uniquement en cas de coupure électrique.

Similitude avec un moteur électrique

La maniére que fonctionne un groupe électrogène est exactement le contraire de ce qui se passe dans un moteur électrique.

Dans un moteur électrique, la force exercée par l'aimant sur le circuit couvert de courant se traduit par quelques forces. Cette paire de forces confère un mouvement de rotation au rotor.

Dans le cas du générateur électrique, aucun courant électrique ne circule vers le circuit. La vitesse de rotation est transmise par une certaine forme d'énergie mécanique.

Pour comprendre le système d'exploitation, imaginez que nous ayons une simple bobine composée d'une bobine carrée. Le mouvement de rotation de la boucle par rapport au champ génère le phénomène d'induction électromagnétique, c'est-à-dire qu'il génère un courant dans la boucle.

L'intensité du courant, comme l'intensité de la FEM induite, sera proportionnelle au flux du champ magnétique:

  • Lorsque la boucle est perpendiculaire au champ magnétique, l'intensité du courant induit sera maximale;

  • Le courant induit diminue à mesure que la bobine tourne vers des positions plus obliques que les lignes de force du champ magnétique. Lorsque la bobine est parallèle au champ, le flux du champ par rapport à la bobine est nul.

En continuant à faire tourner la boucle, la direction du courant est inversée. La force du courant augmente à mesure que la boucle revient pour offrir une plus grande surface des lignes de force de champ. Jusqu'à ce qu'il atteigne une nouvelle valeur maximale.

Ce maximum est le même que le précédent mais avec un signe opposé. Le courant électrique continue de diminuer au fur et à mesure de la rotation de la boucle.

Le courant produit par un tel générateur n'a donc pas une intensité constante. Cependant, il suit une tendance sinusoïdale: un tel courant est appelé courant alternatif.

En règle générale, les bobines d'un alternateur sont connectées ensemble pour former trois générateurs alternatifs déphasés les uns avec les autres. L'alternateur est censé produire un courant triphasé, ce qui est fourni dans nos maisons.

Le transformateur est un instrument capable de transformer un courant alternatif avec une certaine tension efficace en une tension différente. La transformation se produit avec de petites pertes d'énergie.

Types de générateurs électriques

Si nous voulons acheter un générateur électrique, nous devons d'abord savoir quels types il y a et quelles caractéristiques ils ont:

Générateur d'énergie portable ou stationnaire

Les générateurs stationnaires sont généralement placés dans des pièces spéciales. Ils sont utilisés régulièrement ou maintenus prêts à tout moment pour commencer à fonctionner. Parfois, ils fonctionnent de manière autonome en cas de panne de courant.

Les ordinateurs portables vont des générateurs de loisirs les plus petits et les plus légers aux générateurs géants montés sur camion.

Type de moteur

Les générateurs sont également classés en fonction du carburant qu'ils utilisent et donc du type de moteur qui les équipe:

  • Générateur 2 temps

  • Générateur essence 4 temps

  • générateur diesel électrique

Le générateur électrique à essence est plus populaire que les groupes électrogènes diesel.

Le générateur 2 temps est le plus petit et le plus compact. C'est celui qui a le moteur le plus simple.

Le 4 temps ne fonctionne qu'avec de l'essence. Il produit également moins d' émissions de gaz à effet de serre. Il a également des coupures de courant plus importantes: la puissance augmente avec la gamme disponible de modèles 4 temps et encore plus avec les générateurs diesel.

Dans le secteur 4 temps, il y a aussi ceux qui fonctionnent au gaz (GPL, butane, propane) qui émettent moins de gaz.

Générateur de puissance onduleur

Une autre différence importante entre les différents générateurs est l'électronique de commande qu'ils ont à bord. Les modèles les plus simples fournissent 12 V en courant continu et 220 V en courant alternatif.

Cependant, le courant fourni souffre de fluctuations d'émissions en fonction de l'absorption instantanée de la charge appliquée.

Les onduleurs sont capables de fournir un courant très stable et régulier.

Tension de sortie

Selon les besoins, il est possible d'avoir des générateurs de courant monophasés (sortie 230V) ou triphasés (400V).

Cependant, il convient de noter qu'il existe également un générateur DC ou 12V. Ce générateur est généralement combiné avec l'alimentation 230V AC commune.

Générateur de courant de démarrage électrique

La plupart des onduleurs portables commencent par un système d'extraction manuelle. D'autres ont intégré un démarreur et une batterie pour le faire fonctionner. Évidemment, cela implique une augmentation du poids et des dimensions de l'ensemble de l'appareil, mais cela présente des avantages indéniables si des démarrages fréquents sont nécessaires.

De plus, une évolution des modèles à démarreur sont ceux qui ont un démarreur automatique. Cette évolution est due à une section électronique de contrôle et d'interface avec le réseau électrique de la maison.

Par exemple quand il n'y a pas d'énergie; Le système détecte la chute de tension et démarre automatiquement le générateur, gardant la maison sous charge électrique.

Générateur de puissance silencieux

Une dernière catégorie est celle des générateurs conçus pour émettre le moins de bruit possible.

Le générateur de puissance silencieux est recherché lorsqu'il est conçu pour travailler dans les zones où les gens restent et / ou travaillent.

La machine est équipée de systèmes d'insonorisation et de réduction des vibrations émises. La réduction du bruit perçu est perceptible. À l'approche de l'achat d'un de ces générateurs, le niveau de bruit en décibels exprimé dans le manuel technique doit être vérifié.

Générateurs qui ne sont pas alimentés par l'énergie mécanique

Il existe plusieurs générateurs électriques dont la source d'entrée n'est pas de l'énergie mécanique.

Parmi ce type de générateurs, on trouve:

Générateurs photovoltaïques

Les générateurs photovoltaïques utilisent des panneaux solaires photovoltaïques. Chaque panneau solaire est composé d'un agencement de cellules photovoltaïques. Les cellules photovoltaïques sont responsables de la production d'énergie électrique grâce à l'effet photovoltaïque.

Générateurs électrochimiques

Lorsque le flux d'électrons est produit par une réaction d'oxydoréduction, il existe un générateur électrochimique. Les plus courants sont les batteries et les piles à combustible.

Générateurs de radio-isotopes

La génération dans le générateur thermoélectrique de radio-isotopes est basée sur la décomposition des isotopes radioactifs. La décomposition radioactive produit une émission de particules et de chaleur. La production d'électricité peut être obtenue directement à partir du déplacement de particules chargées électriquement, ou indirectement à partir de la chaleur produite.

Générateurs thermiques différentiels

La production d' électricité est obtenue à partir d'une différence de température pour l'effet Seebeck. Ce système peut fonctionner avec n'importe quel gradient thermique.

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Date de publication : 13 mai 2015
Dernier examen : 19 juin 2020