MAINTENANCE AUTOMOBILE 1

PROBLME POS

A. AlternateurB. BatterieC. Circuit de production lectrique

Les vhicules automobiles modernes sont maintenant quips de circuits lectriques et lectroniquesaussi varis que nombreux. Il est donc ncessaire de disposer d'une source d'nergie lectriqueembarque et autonome, mais galement d'un dispositif de production de courant faisant face laconsommation permanente d'lectricit. Fonction dvolue autrefois une DYNAMO, ce travail est prsent confi un ALTERNATEUR, qui prsente de nombreux avantages : plus lger , moinsencombrant, il est surtout bien plus performant. Quant la batterie, bien qu'ayant volue au fil dutemps, elle reste le maillon faible du systme.

MISE EN SITUATION

LE CIRCUIT DE CHARGE

MAINTENANCE AUTOMOBILE 2

TRANSFORMER DEL'NERGIE

MCANIQUE ENNERGIE LECTRIQUEET EN STOCKER UNE

PARTIE

Action du conducteur sur la cl Temprature ambiante

NERGIEMCANIQUE

NERGIELECTRIQUE

Systme de production d'nergie lectrique

Flux d'air latemprature ambiante

Eau dminralise

(priodiquement)

Flux d'air chaud

Gaz (H et O)

Information visuelle

FINALITE DU SYSTEME

Disposer, la demande, d'une nergie lectrique B.T. continue,variant de quelques millijoules quelques milliers de Joules sousune tension allant de 12,5 14,5 Volts environ.

FONCTION GLOBALE

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Partie commande

Le contacteur cl : Interrompre ou tablir le circuit lectrique de charge.Le rgulateur de tension : Il limite la tension une valeur acceptable par la batterie (maxi 14,5 Volts).

Les voyants : Information visuelle tmoignant de la charge ou de la non-charge.

Partie oprative

La batterie : Elle permet de stocker l'nergie Basse Tension.

L'alternateur : Il transforme l'nergie mcanique en nergie lectrique.

COMPOSITION DU CIRCUIT DE CHARGE

1. Alternateur 2. Rgulateur lectronique de tension3. Cl de contact 4. Batterie5. Lampe tmoin de contrle 6. Courroie d'entranement

D. Dmarreur L. Liaison mcanique R. Rcepteurs

LES COMPOSANTS ET LEURS FONCTIONS

MAINTENANCE AUTOMOBILE 4

FONCTIONS COMPOSANTES ET LEURS RELATIONS

FC 4

C ontac t de bord

FC 1

Poulie s +cour roie

FC 5

Lam pe tm oin

FC 3

Batter ie

FC 2

A lternateur +rgulateur de tension

A ction du conducte ur sur la c l

Tension courr oie

Flux d'air latem pratur e am biante

Eau dm inralise(pr iodiquem ent)

ner gie lec tr ique

N ER GIEM C A N IQU E

N ER GIEM C A N IQU E

N ER GIE LEC TR IQU E

U N ID IR EC TION N ELLE

Flux d'air chaud

Tem pr ature am biante

nergie lec tr ique

( + aprs contac t )

Inform ationvisue lle

Inform ation tensionalte rnateur

Inform ationTensionbatte r ieIntensit de

pilotage

Gaz ( H e t O )

N ER GIE LEC TR IQU E

C ON TIN U E

La fonction globale du systme est ralise par les fonctions composantes suivantes:

FC 1: Entraner l'alternateur et adapter sa frquence de rotation celle du moteur.

FC 2: Transformer de l'nergie mcanique en nergie lectrique unidirectionnelle sous unetension rgule entre 13,5 et 14,5 Volts.

FC 3: Stocker et restituer une partie de l'nergie lectrique produite.

FC 4: Alimenter l'alternateur en intensit de pilotage.

FC 5: Informer le conducteur du bon fonctionnement du systme.

MAINTENANCE AUTOMOBILE 5

ANCIEN SYSTME ...

Ce circuit de charge possdait unrgulateur lectromcaniquevibrant externe l'alternateur.

SYSTME ACTUEL ....

Ce circuit de charge possde un rgulateurlectronique incorpor l'alternateur.

RGULATEURLECTROMCANIQUE

VIBRANT

BATTERIE

ALTERNATEUR

CONTACTEUR

RGULATEURLECTRONIQUE

INCORPOR

ALTERNATEUR

BATTERIECONTACTEUR

MISE EN SITUATION

L' ALTERNATEUR

MAINTENANCE AUTOMOBILE 6

CONSTITUTION DE L' ALTERNATEUR

1. Flasque arrire2. Flasque avant3. Ventilateur4. Poulie d'entranement5. Pont de diode (redresseur)6. Rotor7. Stator8. Rgulateur lectronique

de tension

MAINTENANCE AUTOMOBILE 7

Transformer une nergie mcanique en nergie lectrique alternative

Cette fonction est ralis par le rotor et le stator de l'alternateur. L'inducteur, aliment en courantcontinu et mis en rotation, cre un champ magntique tournant qui induit dans les trois faisceauxenroulements du stator les forces lectromotrices e1, e2 et e3.

e moy = - t

PRINCIPE DE PRODUCTION D'UNE F.E.M.

Toute variation de flux magntique travers un circuit lectrique ferm donnenaissance un courant induit. L'existence du courant concide avec celle de lavariation de flux.

Si le circuit est ouvert, il y a une force lectromotrice induite e ses bornes, qui a pour expression:

e moy = valeur moyenne de la f.e.m. induiteen volts (V)

= variation de flux magntiqueen Webers (Wb)

t = variation du temps en secondesLa forme algbrique de la f.e.m. estngative car le sens du courant induitest tel, que les effets qu'il produits'opposent la cause qui lui a donnnaissance.

1. Lignes de force du champmagntique

2. Enroulements du stator

3. Alimentation du bobinageinducteur

4. Bobinage inducteur

R. Rotor

S. Stator

e1 e2 e3. forces lectromotricesinduites en sortie dephases.

MAINTENANCE AUTOMOBILE 8

ROTOR

STATOR

CHARBONS

PONT REDRESSEUR

FLASQUES

POULIE

VENTILATEUR

Ils frottent sur les bagues du collecteur afin defournir un courant d' excitation au rotor. Ils s'usentet constitue la principale cause de panne.Le rgulateur incorpor pilote l'excitation descharbons donc le champ magntique. But: limiterla tension en ligne environ 14 V.

Constitu d'un nombre de diodes variable, il sert transformer le courant alternatif en courantcontinu.

Ils supportent l'axe du rotor par deux roulements.

Elle reoit l'nergie mcanique (mouvement rotatif)en provenance du moteur.

Il peut tourner jusqu' 14000 tr/mn. Grce au rapport dedmultiplication des poulies, il tourne plus de 1000 tr/mnquand le moteur est au ralenti, ce qui permet l'alternateurde dbiter suffisamment. L'enroulement du rotor fournitle Champ Magntique ncessaire au fonctionnement del'alternateur.

Constitu d'enroulements lectriques, il fut d'abordMONOPHAS pour devenir TRIPHAS sur tousles alternateurs

Il permet le refroidissement de l'alternateur et toutparticulirement des diodes.

LES LMENTS DE L'ALTERNATEUR

rgulateur

MAINTENANCE AUTOMOBILE 9

R

U positif

U alternatif

Montage Rsultat

Ce montage trs simple permet de neconserver que les alternances positives.La tension est discontinue et irrgulire.

Conclusion :

MONOPHAS 1 DIODE

L'lment de base permettant d'effectuer cette opration est : LA DIODE .RAPPEL : une diode laisse passer le courant dans un sens et le bloque dans l'autre sens.

SOLUTIONS TECHNOLOGIQUES

L' alternateur est un gnrateur lectrodynamique de courant qui, comme son nom l'indique, produit duCOURANT ALTERNATIF.S'il est vrai qu'un certain nombre de consommateurs sont des "rsistances pures" et pourraient doncfonctionner avec ce courant alternatif ( ex: ampoules d'clairage ), un grand nombre d'autres lments commeles boitiers lectroniques, les moteurs lectriques, le systme d'allumage et tout particulirement la batteriesont obligs de fonctionner avec du courant continu car ils sont polariss.De ce fait, il faut redresser le courant produit par les enroulements statoriques.

LE REDRESSEMENT

PROBLEME POSE

U

t

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U

t

RsultatMontage

2 bobinages et 2 diodes permettent maintenantde disposer en permanence de courant positif.

Conclusion :

MONOPHAS 2 DIODES

MAINTENANCE AUTOMOBILE 11

Rsultat U

t

1 bobinage et 4 diodes permettent galement d'obtenir en permanence du cournat positif parredressement de l'alternance ngative. Ce montage est un PONT DE GRATZ.

Conclusion :

MONOPHAS 4 DIODES

Montage

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U

t

Rsultat

TRIPHAS 6 DIODES

Montage EtoileMontage Triangle

MAINTENANCE AUTOMOBILE 13

LA REGULATION DES ALTERNATEURS

POURQUOI ?

Elle est indispensable car plus l'alternateur tourne vite, plus il dbite d'lectricit.

CONDITIONS de FONCTIONNEMENT

Quand N augmente, l'intensit augmente mais le stator est auto-limiteur d'intensit. En effet, il est conu pour tre saturation, quels que soient le rgime du moteur et les besoins des diffrents consommateurs.

Si la tension de la batterie est suprieure la tension de l'alternateur (ex: ralenti ou moteur arrt contact mis ), les diodes du pont redresseur empche la batterie de se dcharger dans l'alternateur.

Mais

- Quand N augmente, la tension augmente de faon trop importante.

DONC, IL FAUT RGULER LA TENSION.

COMMENT ?

Il suffit de faire varier l'intensit circulant dans le circuit d'excitation (ROTOR).

OBSERVATIONS

- Pour recharger la batterie, l'alternateur devra avoir une tension de rglage suprieure la batterie, mais pas trop importante pour ne pas avoir une surcharge de celle-ci, sinon il y aurait : vaporation de l'eau contenue dans la batterie.

- La puissance de l'alternateur dpend de la batterie ( puissance de dmarrage ncessaire ), et du nombre de consommateurs monts sur le vhicule. Variable entre 350 et 1000 Watt .

DIFFERENTS TYPES

- Rgulateur de tension LECTROMCANIQUE ( 1 ou 2 tages ). Systme abandonn.

- Rgulateur de tension LECTRONIQUE ( systme "TOUT ou RIEN ).

MAINTENANCE AUTOMOBILE 14

DESCRIPTION

Lgende :

1 : Rsistance de rglage2 : Rsistance de protection (absorption)3 : Rsistance de compensation thermique4 : Rsistance limitatrice (vite court-circuit quand C2 et C3 sont en contact)

RGULATEUR DE TENSION LECTROMCANIQUE

MISE EN SITUATION

GContact

Bat

1234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012123456789012345678

1234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012123456789012345678

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1234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012123456789012345678

1234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012123456789012345678

I

ExcExc

Utilisation

++

Rgulateur

+Batterie

Rotor

+

2

Contact

Exc

1234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012123456789012345678901

1234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012123456789012345678901

1234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012123456789012345678901

1234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012123456789012345678901

1234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012123456789012345678901

3

C1

C3

Alternateur

Systme deredressement

Rgulateur

Bat

1

C2Exc

Induit

I

4

MAINTENANCE AUTOMOBILE 15

FONCTIONNEMENT

La tension batterie est trop faible. La tension batterie est trop forte.

Dz C1

E1

Bat

Masse Exc

R1

R2

A B1 T1 T2

C1

B1

E1

Lgende

R1-R2 : Pont diviseur de tension.Dz : Diode Zener 9VT1 : Transistor de

commandeT2 : Transistor de

puissanceR3 : Rsistance

limitatrice

R3

Si Ubat est leve => UA est suffisantepour dbloquer Dz => T1 est passant

Si T1 est passant => Uc1 = 0 Volt=> B2 non alimente=> T2 est bloqu

DONC EXCITATION NULLE:l'alternateur ne dbite pas.

Si Ubat est faible => UA est faible=> Dz est bloque => T1 est bloque

Si T1 est bloqu => Uc1 est suffisantpour alimenter B2=> T2 est passant

DONC EXCITATION MAXI:l'alternateur dbite.

RGULATEUR DE TENSION LECTRONIQUE

BAT+

GRgulateurMasse

Bat

Exc

Inducteurs

+

12345678901234567890123456789012123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012

12345678901234567890123456789012123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012

12345678901234567890123456789012123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012

12345678901234567890123456789012123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012

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MISE EN SITUATION

DESCRIPTION

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RED

RES

SEM

ENT

DU

CO

UR

AN

TM

ON

TAG

E

9 D

IOD

ES -

MAINTENANCE AUTOMOBILE 17

NOTES COMPLMENTAIRES ALTERNATEUR

Il existe 2 types d'alternateurs qui se diffrencie par leur circuit d'excitation:>>> l'alternateur diodes d'isolement ou diodes trio, modle le plus rpandu.>>> l'alternateur sans diodes d'isolement, principalement sur vhicules Renault.

Alternateur diodes d'isolement rgulateur monofonction

Une seule entre (D+) sur le rgulateur. Cette entre est relie au + APC traversle tmoin de charge (avec en gnral une rsistance en parallle) et fournit lecourant d'amorage au rotor. Les diodes d'isolement, relies D+ en interne,dlivrent la tension de rfrence et le courant du rotor ds que l'alternateur tourne.Leur tension tant peu de choses prs la mme que celles des diodes positivesrelies au + batterie, le tmoin de charge, ayant la mme tension de chaque ct,s'teint.

Particularit: partir du moment o l'alternateur est amor, la liaison externesur D+ n'intervient plus du tout dans le fonctionnement, sauf un court-circuit lamasse, qui dsamorcerait l'alternateur.

MAINTENANCE AUTOMOBILE 18

Alternateur sans diodes d'isolement rgulateur monofonction

Deux connexions (+) sur le rgulateur:>>> une entre (+) qui fournit le courant d'excitation au rotor.>>> une sortie L qui commande le tmoin de charge.

Particularit: la liaison externe au (+) rgulateur est critique pour le bonfonctionnement de l'alternateur.:- s'il y a chute de tension sur cette connexion, le rgulateur compense et on obtientune surtension sur la batterie. Le MI 200 Exxotest indique dans ce cas un dfautd'excitation "E". Si la surtension est cause par le rgulateur, il indique dfaut dergulation "R".- la sortie "L" ne sert qu' commander le tmoin de charge, sans influencer lefonctionnement de l'alternateur.