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:
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La turbine hydraulique, utilisée dans les centrales hydroélectriques.
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La turbine à vapeur, utilisée par exemple dans les centrales solaires thermiques, les centrales nucléaires et les centrales au charbon.
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La turbine à gaz, utilisée dans les centrales à cycle combiné.
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 générateurs électriques s'utilisent pour la génération constante d’énergie électrique. Cependant, ils peuvent être utilisés uniquement en cas de coupure électrique.
Similitude avec un moteur électrique
La manière dont 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.
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:
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Générateur 2 temps
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Générateur essence 4 temps
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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 12V 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.