Qu’est-ce qu’un générateur ?
Un générateur est un dispositif qui convertit l’énergie mécanique en énergie électrique.
Il existe des générateurs pour les sources d’alimentation en courant alternatif et en courant continu, et le terme générateur fait généralement référence aux générateurs pour le courant alternatif. Les sources d’alimentation en courant alternatif sont utilisées comme sources d’alimentation commerciale dans le monde entier.
Les générateurs ont un ou plusieurs arbres rotatifs et peuvent convertir l’énergie électrique en énergie de puissance lorsque l’énergie mécanique est appliquée de l’extérieur aux arbres rotatifs. Plus l’énergie électrique consommée est élevée, plus l’énergie requise par l’arbre rotatif est importante et plus l’arbre a du mal à tourner. Si la consommation d’énergie est faible ou nulle, l’arbre peut tourner librement.
Utilisations des générateurs
Les générateurs sont utilisés dans un large éventail d’applications, de l’industrie à la maison.
L’électricité transportée de la compagnie d’électricité à la maison provient du générateur synchrone de la compagnie d’électricité. Les générateurs synchrones sont souvent utilisés par les compagnies d’électricité et peuvent être alimentés par n’importe quelle source, y compris l’énergie thermique, nucléaire et hydraulique.
Ces dernières années, les générateurs à induction aux structures simples ont été largement utilisés dans les éoliennes, qui attirent l’attention en tant que source d’énergie renouvelable. Les générateurs diesel et autres générateurs sont également utilisés comme sources d’énergie de secours pour un usage domestique, et les générateurs sont utilisés presque partout où une alimentation en courant alternatif est nécessaire.
Principe des générateurs
Les générateurs peuvent être divisés en deux types principaux en fonction de leur principe : les générateurs synchrones et les générateurs à induction. Les générateurs à induction sont plus simples à construire, mais ils nécessitent toujours au moins un générateur synchrone dans le système électrique.
1. Générateurs synchrones
Un générateur synchrone peut produire de l’électricité en générant un champ magnétique dans le rotor à l’aide d’un dispositif d’excitation tel qu’un aimant permanent ou un type de courant continu, et en modifiant la relation de position entre le champ magnétique et les enroulements au fil du temps. Le nombre de pôles et la vitesse de rotation déterminent la tension et la fréquence. Plus la vitesse de rotation est élevée, plus la fréquence de puissance et la tension de génération sont élevées. Les générateurs synchrones sont principalement disponibles en tant que sources d’alimentation du réseau, par exemple pour les générateurs thermiques et nucléaires dans les compagnies d’électricité.
2. Générateurs à induction
Ces générateurs reposent sur le principe de production d’électricité par induction électromagnétique, sans dispositif d’excitation. Il fonctionne comme un moteur électrique lorsqu’il est connecté au système électrique sans dispositif de conversion de l’énergie mécanique. Lorsqu’il est relié à une turbine ou à une éolienne et qu’il tourne à une vitesse synchrone ou supérieure, il devient un générateur. Il est principalement utilisé comme source d’énergie auxiliaire pour les générateurs éoliens et hydroélectriques et peut être utilisé pour réguler la fréquence en augmentant la vitesse de rotation.
Types de générateurs
Ils peuvent être divisés en quatre types en fonction du combustible utilisé.
1. Générateurs à huile légère
Génère de l’électricité en se connectant à un moteur diesel. L’air est aspiré, comprimé, chauffé à haute température et le carburant est injecté pour une combustion explosive.
2. Générateurs à essence
Ils sont petits, portables et faciles à transporter, avec une large distribution et une grande variété de modèles.
3. Générateurs à gaz
Deux types sont disponibles, l’un pour le gaz en cassette et l’autre pour le gaz de pétrole liquéfié.
4. Générateurs à onduleur
Ils sont classés en deux catégories : ceux équipés d’un onduleur et ceux équipés d’un convertisseur cyclonique.
Comment choisir un générateur ?
Les différents types de générateurs présentent des avantages et des inconvénients différents et doivent être choisis en fonction de l’utilisation souhaitée.
1. Générateurs à huile légère
Le rendement est puissant, constant et n’est pas affecté par l’environnement atmosphérique. Le bruit et les vibrations sont élevés pendant le fonctionnement et il y a beaucoup de fumée noire dans les gaz d’échappement. Ils ne conviennent pas à un usage domestique en raison de leur coût élevé, mais les frais d’exploitation sont faibles parce que le gazole est bon marché, et leur poids les rend difficiles à transporter.
2. Générateurs à essence
Peu bruyants et peu vibrants, ils sont relativement peu coûteux.
3. Générateurs à gaz
Les générateurs à gaz à cassette sont petits et faciles à transporter, tandis que ceux à gaz de pétrole liquéfié sont souvent utilisés à des fins commerciales.
4. Générateurs à inverseur
Par rapport aux convertisseurs cycloniques, les onduleurs peuvent convertir l’électricité en une électricité stable et de bonne qualité. Seuls les générateurs équipés d’un onduleur peuvent être utilisés pour les machines de précision telles que les radios et les ordinateurs. Les générateurs non équipés d’onduleurs sont ceux qui perdent le moins d’électricité, tandis que les générateurs équipés d’onduleurs sont les plus courants.
Structure des générateurs
Il existe trois types de générateurs en fonction du mécanisme de production d’électricité : les générateurs de courant continu, les générateurs de courant alternatif et les générateurs de courant alternatif triphasé.
1. Générateurs de courant continu
Lorsqu’une bobine installée entre des aimants est mise en rotation, elle est chargée et le courant qui circule devient un courant continu. Utilisés pour les produits compacts en cas de catastrophe.
2. Générateurs à courant alternatif
La bobine est fixe et les aimants tournent. Peut être utilisé pour des appareils sans passer par un onduleur et peut être utilisé pour des générateurs compacts.
3. Générateurs CA triphasés
Trois bobines sont installées à 120° l’une de l’autre et un seul rotor peut prendre le courant de trois systèmes différents. Ils sont utilisés dans les centrales électriques et autres applications nécessitant des tensions élevées et des courants importants.