Batterie-Alternateur
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LE FASCICULE N° 20 + - DES MÉTIERS DE LA MÉCANIQUE ÉLECTRICITÉ La batterie d’accumulateur L’alternateur Le démarreur Le circuit de charge Conception G. BODIMBOURG Page 1 sur 20 LA BATTERIE RÔLE PRINCIPE Est emmagasinée sous forme d’énergie chimique L’énergie chimique est restituée Conception G. BODIMBOURG Page 2 sur 20 LA BATTERIE D’ACCUMULATEUR CONSTITUTION B Chaque élément d’accumulateur comprend une série de plaques positives réunies par une barette et une série de plaque négatives également réunies par une barrette. Plaques positives - Les plaques positives constituent le faisceau positif. - Les plaques négatives constituent le faisceau négatif. - L’ensemble des deux faisceaux est contenu dans un bac. Plaques négatives - L’espace libre au fond du bac, permet aux particules de matière active désagrégées de se déposer dans le fond pour éviter de mettre les plaques en court-circuit. - Entre les plaques se trouvent des séparateurs en matière isolante. - On met dans le bac un électrolyte qui est constitué par de l’eau distillée additionnée d’acide sulfurique. Conception G. BODIMBOURG Page 3 sur 20 LA BATTERIE D’ACCUMULATEUR FONCTIONNEMENT Un élément d’accumulateur est constitué par deux plaques de plomb, isolées l’une de l’autre et qui plongent dans de l’eau acidulée. Avant la charge _ + _ G _ + Un courant électrique continu appliqué aux bornes de ces plaques de plomb oxydé ( Pb O ). Produit une réaction chimique dans l’élément. ………………………………………… ………………………………………… Eau acidulée Pb O Fin de la charge _ + Sur la plaque positive se forme du bioxyde de plomb (Pb O2). Sur la plaque négative du plomb pur et poreux (Pb ). ………………………………………… ………………………………………… Pb Pb O2 ………………………………………… ÉTUDES DES COURBES DE CHARGE ET DE DÉCHARGE CHARGE DÉBUT => à 2 V. FIN => charge. l’accumulateur a une force contre-électromotrice ( F.C.E.M. ) F.C.E.M. = 1,8V rapidement elle augmente et reste constante et égale La F.C.E.M. augmente jusqu’à 2,5 V. (La batterie bouillonne, il faut arrêter la DÉCHARGE l’accumulateur a une force électromotrice ( F.E.M. ) DÉBUT => La F.E.M. baisse rapidement de 2,5V à 2V pour se maintenir constante pendant un temps relativement long. FIN => La F.E.M. baisse jusqu’à 1,8V. Ne pas descendre en dessous de cette limite au risque de détériorer la batterie. Conception G. BODIMBOURG Page 4 sur 20 CARACTÉRISTIQUES DE LA BATTERIE CARACTÉRISTIQUES ÉLECTRIQUES Pour les éléments au plomb, la F.E.M. est Pour obtenir une batterie de: 6V 12V 24V => => => on met trois éléments en série on met six éléments en série on met douze éléments en série La capacité en série est celle Une batterie de 60Ah peut débiter: - soit 20A en 3h - soit 10A en 6h - soit 60A en 1h Théoriquement car en réalité, si l’intensité augmente, la durée diminue; par contre si l’intensité diminue, la durée augmente. La capacité d’une batterie dépend: RENDEMENT Exemple: Une batterie qui a reçu une charge de 60Ah ne restitue pas 60Ah, car il y a des pertes qui peuvent être de l’ordre de 5 à 10% pour une batterie en bonne état. Cette batterie de capacité théorique 60Ah débitant sa décharge 14A en 4h, a une capacité utile de 56 Ah. Son rendement est donc Conception G. BODIMBOURG = = Page 5 sur 20 L’ALTERNATEUR ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… - LE COURANT ALTERNATIF NE PEUT PAS ETRE CONTENU DANS UNE BATTERIE D’ACCUMULATEURS, DONC LES ALTERNATEURS D’AUTOMOBILES SONT EQUIPES D’UN SYSTEME DE REDRESSEMENT DE COURANT FAIT DE DIODES QUI TRANSFORMENT LE COURANT ALTERNATIF EN COURANT CONTINU. - POUR PRODUIRE DU COURANT, L’ALTERNATEUR UTILISE LE PRINCIPE DU CHAMP MAGNETIQUE TOURNANT (L’INDUCTEUR) DEVANT TROIS BOBINAGES FIXES (L’INDUIT TRIPHASE). Conception G. BODIMBOURG Page 6 sur 20 L’ALTERNATEUR Conception G. BODIMBOURG CONSTITUTION Page 7 sur 20 ALTERNATEUR ÉLÉMENTAIRE Tous conducteurs soumis à une variation de flux magnétique, devient le siège d’une f.e.m. qui donne naissance à un courant électrique quand le conducteur est fermé. L’alternateur élémentaire est constitué d’un bobinage fixe tourrnant (INDUCTEUR). (INDUIT) et d’un aimant N S INDUIT INDUCTEUR Le redresseur de l’alternateur est basé sur l’utilisation de diodes. RAPPEL DIODE: Élément électronique qui ne laisse passer le courant que dans un seul sens UTILISATION DE 1 DIODE COURANT COURANT Période = 1 tour du rotor Conception G. BODIMBOURG Page 8 sur 20 ALTERNATEUR TRIPHASÉ ÉLÉMENTAIRE RAPPEL Tous conducteurs soumis à une variation de flux magnétique, devient le siège d’une f.e.m. qui donne naissance à un courant électrique quand le conducteur est fermé. L’alternateur triphasé élémentaire est constitué de trois bobinages fixes répartis à 120° (INDUIT) et d’un aimant tournant (INDUCTEUR). 120° 120° 120° Période = 1 tour de l’inducteur L’ utilisation de plusieurs diodes permet de s’approcher d’un courant continu. UTILISATION DE 4 DIODES Période LE COURANT AINSI OBTENU EST TOUJOURS DANS LE MÊME SENS AUX BORNES DU CIRCUIT. Conception G. BODIMBOURG Page 9 sur 20 LE STATOR Les bobinages forment chacun est fait de montés en série. Chacun des bobinages est enroulé en sens inverse de ses voisins afin que les courants qu’ils fournissent s’ajoutent; si l’un est sous l’influence d’un pôle Nord, l’autre est sous l’influence d’un pôle Sud. Il en résulte un courant important et trés peu ondulé. Ce montage nous donne pour un tour du rotor. 10° 10° 10° L’ensemble des bobinages est porté par une carcasse en fer doux feuilletée et se trouve en permanence en présence des champs magnétiques des pôles. Chaque bobinage comporte plusieurs tours d’enroulement sur la carcasse et est décalé de par rapport à son voisin immédiat. LE STATOR MONTÉ Conception G. BODIMBOURG Page 10 sur 20 LE ROTOR L’alimentation du bobinage inducteur (électro-aimant tournant) est assurée par deux bagues sur lesquelles reposent deux balais ou charbons. L’un des balais est relié à la masse, l’autre au + excitation venant du régulateur de tension. - LE ROTOR MONTÉ Conception G. BODIMBOURG Page 11 sur 20 ALTERNATEUR TRIPHASÉ IL EXISTE DEUX TYPES DE BRANCHEMENT DU BOBINAGE TRIPHASÉ NOMMÉ AUSSI “INDUIT” Le fonctionnement est identique dans les deux montages. Conception G. BODIMBOURG Page 12 sur 20 ALTERNATEUR TRIPHASÉ à SIX DIODES + EXC. INDUIT INDUCTEUR Conception G. BODIMBOURG Page 13 sur 20 RÉGULATEUR DE TENSION EXT. BAT. TR1 C’ E’ INDUCTEUR B’ TR2 E C B FONCTIONNEMENT - Le transistor TR1 permet d’ouvrir ou fermer le circuit inducteur. - Le transistor TR2, dont la base est en série avec la diode de zener, commande le circuit de base de TR1. Premier cas U plus élevé que la tension réglée - La diode de zener conduit le courant. - ……………………………………………………………………….. - ……………………………………………………………………….. - ……………………………………………………………………….. - ……………………………………………………………………….. ……………………………………………………… Deuxième cas - U plus faible que la tension réglée La diode de zener ne conduit pas le courant. ………………………………………………………………………… ……………………………………………………….. Conception G. BODIMBOURG Page 14 sur 20 LE CIRCUIT DE CHARGE AVEC RÉGULATEUR + EXC. INDUIT INDUCTEUR Conception G. BODIMBOURG Page 15 sur 20 CÔNTROLE DU CIRCUIT DE CHARGE INDUIT Témion De charge INDUCTEUR Trio De diodes CONTRÔLE PRÉLIMINAIRE COURROIE CIRCUIT ÉLECTRIQUE Examen CONTRÔLES AVEC CONTACT MIS ET MOTEUR À L’ARRÊT BATTERIE RÉGULATEUR EXTÉRIEUR ALTERNATEUR Conception G. BODIMBOURG Page 16 sur 20 CONTRÔLE RÉGULATION CONTRÔLE MOTEUR TOURNANT TENSION AU RALENTI ET À L’ACCÉLÉRATION BATTERIE - 13,8 V < U > 14,8 V => - U > 14,8 V - U < 13,8 V => => ALTERNATEUR DÉBIT Conception G. BODIMBOURG Page 17 sur 20 LE DÉMARREUR Conception G. BODIMBOURG Page 18 sur 20 RÔLE DU DÉMARREUR Pour obtenir cette fonction le démarreur comporte un moteur électrique en série à courant continu qui doit : DESCRIPTION R Conception G. BODIMBOURG Page 19 sur 20 FONCTIONNEMENT DU DÉMARREUR 6 2 3 1 5 INDUIT 4 POSITION DÉMARRAGE LES 2 BOBINAGES DU SOLÉNOÏDE SONT ALIMENTÉS L’enroulement d’appel 1 ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………... L’enroulement de maintien 2 …………………………………………………………………. Le noyau se déplace ……………………………………………………………………………. Le contacteur 5 .................................................................................................................. ……………………………………………………………………………………………………….. A l’instant où la clé 6 est relâchée le contact 5 est encore fermé. Les bobinages 1 & 2 sont alimentés en série, mais leurs flux sont en sens inverse et s’annulent. INDUIT DÉMARREUR AU REPOS Conception G. BODIMBOURG Dès lors le ressort ramène le noyau en position repos, le contact 5 s’ouvre et coupe l’alimentation du démarreur. La fourchette ramène également le lanceur en position repos. Page 20 sur 20
