rapport de sae douala 2016

41
Royaume du Maroc Dieu - La Patrie - Le Roi République du Cameroun Paix - Travail Patrie Institut Polytechnique Privé de Casablanca Systèmes et Applications Electroniques RAPPORT DE STAGE ACADEMIQUE En vue de l’accession à la 4 ème Année en Génie Electromécanique Rédigé et présenté par MOHAMED SEROUIS Alioum Encadreur Académique Dr. Younes Krouti Encadreur Professionnel M. Léopold Fotso Année Académique 2015/2016 Principe de fonctionnement d’un Groupe Electrogène : cas du T22K de SDMO

Upload: alioum-serouis

Post on 16-Feb-2017

335 views

Category:

Engineering


27 download

TRANSCRIPT

Page 1: Rapport de SAE Douala 2016

Royaume du Maroc

Dieu - La Patrie - Le Roi

République du Cameroun

Paix - Travail – Patrie

Institut Polytechnique Privé de Casablanca Systèmes et Applications Electroniques

RAPPORT DE STAGE ACADEMIQUE

En vue de l’accession à la 4ème Année en

Génie Electromécanique

Rédigé et présenté par

MOHAMED SEROUIS Alioum

Encadreur Académique

Dr. Younes Krouti

Encadreur Professionnel

M. Léopold Fotso

Année Académique

2015/2016

Principe de fonctionnement d’un Groupe Electrogène : cas du T22K

de SDMO

Page 2: Rapport de SAE Douala 2016

1 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Table des matières Remerciements ............................................................................................................. 3

Avant-Propos ............................................................................................................... 4

Abstract ........................................................................................................................ 5

Première Partie : Introduction Générale ........................................................................ 6

I. Introduction ................................................................................................................................ 7

II. Présentation de l’Entreprise S.A.E. ...................................................................................... 8

III. Contexte du stage ................................................................................................................. 10

1. Accueil et intégration ........................................................................................................... 10

2. Quotidien en entreprise ....................................................................................................... 10

Deuxième Partie : Principe de fonctionnement du Groupe Electrogène T22K SDMO .. 11

I. Généralités sur les groupes électrogènes ................................................................................ 12

1. Les groupes électrogènes fixes ............................................................................................ 12

2. Les groupes électrogènes mobiles ....................................................................................... 14

3. Les groupes électrogènes en conteneur .............................................................................. 15

4. Présentation du groupe électrogène T22K ......................................................................... 15

II. Le Moteur ............................................................................................................................. 17

1. Le circuit de démarrage ....................................................................................................... 18

1. Circuit de combustion ......................................................................................................... 21

2. Circuit de refroidissement ................................................................................................... 25

3. Circuit de lubrification ......................................................................................................... 26

4. Circuit électrique .................................................................................................................. 28

III. L’alternateur de puissance ................................................................................................... 30

1. Le stator et le rotor ............................................................................................................... 31

2. Le pont de diodes ................................................................................................................. 32

3. Le régulateur de tensions ..................................................................................................... 32

IV. L’automate ou Carte de Contrôle/Commande ................................................................. 33

V. Fonctionnement du T22K de SDMO .................................................................................... 35

1. Le mode manuel .................................................................................................................. 35

2. Le mode automatique .......................................................................................................... 35

3. Processus de démarrage ....................................................................................................... 36

Troisième partie : Conclusion ...................................................................................... 38

I. Conclusion ................................................................................................................................ 39

II. Suggestions ........................................................................................................................... 40

III. Sources .................................................................................................................................. 40

Page 3: Rapport de SAE Douala 2016

2 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Table des illustrations

Figure 1 : Groupe Electrogène sans capot de protection ___________________________________________ 13 Figure 2 : Groupe Electrogène fixe avec capot de protection ________________________________________ 13 Figure 3 : Groupe Electrogène mobile sans remorque _____________________________________________ 14 Figure 4 : Groupe Electrogène mobile sur remorque ______________________________________________ 15 Figure 5: Groupe électrogène en container ______________________________________________________ 15 Figure 6: Groupe électrogène T22K sous ses deux formes __________________________________________ 16 Figure 7: Groupe électrogène SDMO de 22KVA __________________________________________________ 17 Figure 8:Comparaison entre les prix d'essence et de Diesel en France ________________________________ 18 Figure 9: Batterie d'un groupe électrogène ______________________________________________________ 19 Figure 10: Bougie de préchauffage et injecteurs __________________________________________________ 20 Figure 11: Démarreur d'un groupe électrogène __________________________________________________ 21 Figure 12: Réservoir de groupe électrogène _____________________________________________________ 21 Figure 13: Pompe d’amorçage ________________________________________________________________ 22 Figure 14: Electrovanne dans le moteur ________________________________________________________ 23 Figure 15: Pompe à injection _________________________________________________________________ 24 Figure 16: Filtre à gazole ____________________________________________________________________ 24 Figure 17: Filtre à air _______________________________________________________________________ 25 Figure 18: Défaut de carburant _______________________________________________________________ 25 Figure 19: Circuit de refroidissement d'un groupe électrogène ______________________________________ 26 Figure 20: Défaut de température _____________________________________________________________ 26 Figure 21: Défaut de pression d'huile __________________________________________________________ 27 Figure 22: Alternateur de charge ______________________________________________________________ 28 Figure 23: Schéma simplifié d'un relais _________________________________________________________ 29 Figure 24: Relais de groupe électrogène ________________________________________________________ 29 Figure 25: Schéma de couplage d'un alternateur 6 fils _____________________________________________ 30 Figure 26: Modes de connexion des alternateurs 12 fils ____________________________________________ 31 Figure 27: Alternateur de puissance ____________________________________________________________ 32 Figure 28: Régulateur de tension ______________________________________________________________ 32 Figure 29: Carte NEXYS _____________________________________________________________________ 34 Figure 30: TGBT ___________________________________________________________________________ 36 Figure 31: Pictogrammes de la carte NEXYS ____________________________________________________ 37

Page 4: Rapport de SAE Douala 2016

3 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Remerciements

Bien que tous les acteurs ayant participé à l’accumulation des compétences requises pour rédiger ce

rapport de stage ne soient pas cités, tant ils sont nombreux, je tiens à remercier :

- Mes parents, Monsieur et Madame SEROUIS, pour le soutien moral accordé au cours de ce

stage ainsi que mes frères et sœurs.

- Le Président Directeur Général de l’entreprise S.A.E. Mr Martin AZEMKOUO pour m’avoir

donné l’opportunité d’effectuer un stage au sein de son entreprise.

- Mon encadreur académique Monsieur Younes KROUTI.

- Mon encadreur professionnel Monsieur Léopold FOTSO.

- Les Techniciens Maintenance de l’entreprise S.A.E. à savoir Messieurs NGANDO Charles,

NOUADJEM Achille, BOUDJI Armand, TCHAMDJEU Dozier, KUETI Jean Noël,

TSAFACK Simplice, TATADJE Prosper, SONDONG Collince, NGWE , ATAMO Jean

Marie, TSIAZE Bertrand pour toutes les fois où ils m’ont apporté leurs explications et le

temps précieux qu’ils ont consacré à me coacher et me conseiller que ce soit dans la vie

professionnelle ou dans l’élaboration de mon rapport de stage.

- L’ensemble du personnel de l’entreprise S.A.E. Douala pour l’accueil et les bonnes conditions

dans lesquelles mon stage s’est déroulé.

Page 5: Rapport de SAE Douala 2016

4 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Avant-Propos

L’Institut Polytechnique Privé de Casablanca (I.P.P.C) fondé en septembre 2001 par Monsieur

Mouhsine Berrada est un établissement d’enseignement supérieur dont le but est de former des

étudiants de façon professionnelle et avec les méthodes canadiennes. Les diplômes obtenus au sein de

cette école sont donc des diplômes canadiens, reconnus par l’Etat Marocain.

L’école est divisée en deux : d’une part la Business School pour les études en management et d’autre

part l’Engineering School pour les études d’ingénierie.

La formation au sein l’école, quelle que soit la filière choisie est faite de manière à ce que les étudiants

aient le choix de poursuivre leurs études au Canada, soit à l’Université Laval soit à l’Université du

Québec en Abitibi-Témiscamingue (UQAT). Les filières proposées par l’Engineering School de

l’IPPC sont :

Génie Mécanique

Génie Electrique

Génie Informatique

Génie Electromécanique

Toutes les filières citées précédemment sont accréditées par l’Etat Marocain.

Dans le cadre de la formation en Génie Electromécanique, filière hybride entre le Génie Electrique et

le Génie Mécanique, trois stages académiques sont obligatoires pour obtenir au bout de la cinquième

année un diplôme d’Ingénieur en Electromécanique, à raison d’un stage par an à partir de la troisième

année.

Chacun de ces stages devra faire l’objet d’un rapport, qui sera remis et soutenu face à un jury constitué

de professeurs de l’école.

Ce rapport est donc celui du premier stage académique effectué en tant qu’étudiant en troisième année,

d’une durée de huit semaines et dont les objectifs sont entre autres :

La prise de contact avec le monde de l’entreprise, si différent du monde scolaire.

L’apport de nouvelles connaissances pratiques dans le but de consolider les acquis théoriques

obtenus à l’école.

Le développement personnel de l’étudiant qui, après trois années d’études théoriques se

retrouve dans un milieu où plusieurs secteurs différents se rejoignent pour faire fonctionner

l’entreprise.

Ce stage a été effectué dans un environnement où l’électronique, l’électrotechnique, l’automatisme et

la mécanique se côtoyaient chaque jour. Durant ces huit semaines de stage, un grand nombre

d’informations a pu être récolté, et c’est ainsi que sera rédigé ce rapport dont l’intitulé du thème est

« Principe de fonctionnement d’un Groupe Electrogène: cas du T22K de SDMO »

Page 6: Rapport de SAE Douala 2016

5 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Abstract

Nowadays, it’s hard to imagine a world without electricity. Electricity has become a real need in all

societies around the world, and there are some compagnies that would be really harmed if there was no

electricity for a long period, such as food industries or banks. But even if there is electricity in some

places around the world, none of them can be fully sure that there will not be any shutdown.

The solution proposed by engineers was to create genrators, that can generate current through a

mechanical motor.

This solution is now used everywhere, and in many different places, in supermarkets, in hospitals, in

industries and so on. These generators can easily take the lead when there is a shutdown, and ensure

people that there will be current and that machines will not stop working.

As we know that this kind of machine exist, the question that we could ask ourselves is how does it

run ? How does that big and heavy block of metal and fuel can produce current as well as our energy

provider ?

That will be the theme of this document, in wich explanations will be done to make people understand

how does that machine run.

Page 7: Rapport de SAE Douala 2016

6 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Première Partie : Introduction Générale

Page 8: Rapport de SAE Douala 2016

7 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

I. Introduction

Dans un monde où les besoins en électricité sont de plus en plus grands, tant dans l’industrie que dans

la médecine et le commerce, les enjeux sur les solutions énergétiques d’urgence deviennent de plus en

plus importants.

C’est ainsi que fut fabriqué le premier groupe électrogène au cours des années 1900, et qui a notamment

servi pendant la Première Guerre Mondiale. Cet appareil, constitué au départ d’un moteur et d’un simple

alternateur s’est tellement amélioré qu’aujourd’hui, automatisme, électronique, électrotechnique et bien

d’autres domaines de la science se sont rajoutés à cet appareil, faisant de lui un objet de plus en plus

complexe, mais toujours avec le même rôle, celui de produire du courant à l’aide d’un moteur thermique.

Mais si le fonctionnement est toujours le même, comment est-ce que cette production d’énergie se

déroule ? Comment se fait cette conversion d’énergie mécanique en énergie électrique ? Pour apporter

des éléments de réponse à ces questions, nous vous proposons ce rapport, dont le thème est « Principe

de fonctionnement d’un Groupe Electrogène : cas du T22K de SDMO»

Pour se faire, nous commencerons par présenter l’entreprise Systèmes et Applications Electroniques

(S.A.E.) dans laquelle le stage a été effectué, puis celle d’un groupe électrogène de marque SDMO et

des différentes parties le constituant, et ensuite nous verrons comment ces parties fonctionnent

conjointement pour permettre la production d’électricité avec les paramètres voulus par l’utilisateur.

Page 9: Rapport de SAE Douala 2016

8 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

II. Présentation de l’Entreprise S.A.E.

Histoire et domaine d’activités

Fondée en 1988 à Akwa-Douala, la Société Anonyme Systèmes et Applications Electroniques avait pour

principal rôle la vente des produits de marque MGE (Merlin Gerin Electronics). Ces équipements étaient

pour la plupart des groupes électrogènes et des onduleurs.

Au fil des années, le secteur d’activités de l’entreprise s’est agrandi et aujourd’hui l’entreprise offre des

services variés, parmi lesquels :

Vente, installation et maintenance des groupes électrogènes (SDMO) et des onduleurs (EATON,

APC)

Vente, installation et SAV d’extincteurs (EuroFeu) et de matériel de sécurité et de protection

incendie

Vente, installation et SAV de matériel pour liaison point à point, et point à multipoint

(ALVARION)

Travaux de câblage électrique Moyenne et Basse Tension (Schneider) et de câblage structuré

VDI (Legrand, Cisco, D-Link)

Représentations

La société compte aujourd’hui des agences dans les villes suivantes :

Douala (Direction Générale)

452, Boulevard Leclerc Akwa Beach

B.P. 1731 Douala

Yaoundé

Quartier Bastos face Laboratoire MEKA

B.P. 11741 Yaoundé

Bafoussam

Quartier Djeumoun I, face Ministère des Transports

Garoua

Kolere concession R&W King, face Place des Lions Indomptables

B.P. 112

Elle possède également des représentations hors du territoire Camerounais, au Tchad et en Guinée

Equatoriale.

Organisation

Page 10: Rapport de SAE Douala 2016

9 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

En ce qui concerne son organisation, la société comporte plusieurs services en plus de la direction

générale, à savoir :

Un secrétariat ;

Un service d’études ;

Un service des ventes ;

Un service des installations, également appelé le Centre ;

Un service Qualité-Hygiène-Santé-Sécurité (QHSE)

Un service de comptabilité ;

Un Laboratoire pour le SAV des groupes et des onduleurs ;

Un magasin pour entreposer les machines et pièces de rechange qui seront utilisées pour le SAV.

Horaires de travail

Le travail s’effectue entre 7:30 et 12:00 , puis de 15:00 à 18:00 du lundi au vendredi, et de 9:00 à 12:00

le samedi.

Page 11: Rapport de SAE Douala 2016

10 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

III. Contexte du stage

Ce stage en entreprise d’une durée de huit semaines avait pour principal objectif de nous faire vivre

notre première confrontation avec le monde de l’entreprise. De plus, il avait pour but de permettre aux

étudiants de consolider les acquis théoriques reçus pendant l’année académique.

1. Accueil et intégration

Après avoir fait le tour des différents services de l’entreprise S.A.E, nous avons été conduits au

laboratoire, lieu où se déroulera pratiquement tout le stage au sein de cette entreprise. L’accueil fut

professionnel, chaleureux et dès le départ nous sûmes que ce stage se passerait dans de bonnes

conditions.

Les techniciens travaillant dans le laboratoire ont en effet toujours trouvé un peu de leur temps pour

répondre aux questions, qu’elles aient été mal posées par manque de connaissances sur un domaine ou

par oubli d’une notion qui a déjà été évoquée auparavant.

Nous avons également eu la chance de suivre des formations en même temps que le personnel du

laboratoire, notamment sur les onduleurs et sur les méthodes de diagnostic de ces derniers.

2. Quotidien en entreprise

En dépit de l’impossibilité pour nous stagiaires de sortir de l’entreprise pour assister les techniciens lors

de leurs interventions en entreprise, il n’en demeure pas moins que plusieurs tâches nous aient été

confiées au cours de ce stage, parmi lesquelles :

- Test des batteries des onduleurs

- Diagnostic des onduleurs du laboratoire

- Recensement des machines présentes dans le laboratoire

- Nettoyage de groupes électrogènes

- Stockage des groupes électrogènes dans l’entrepôt

- Assistance des techniciens lors des tests sur les onduleurs et les groupes électrogènes neufs

- Assistance des techniciens lors des dépannages

Page 12: Rapport de SAE Douala 2016

11 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Deuxième Partie : Principe de fonctionnement du Groupe

Electrogène T22K de SDMO

Page 13: Rapport de SAE Douala 2016

12 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

I. Généralités sur les groupes électrogènes

Un groupe électrogène est un appareil qui peut, à l’aide d’un moteur thermique, produire de l’électricité.

Si au départ ils étaient assez simples et ne comprenaient qu’un moteur et un alternateur, au fil du temps

ils sont devenus de plus en plus complexes et comprennent aujourd’hui des automates, des équipements

électroniques, des isolants pour le bruit, des amortisseurs de vibrations et bien d’autres additifs pour

améliorer leur capacité et leur rendement.

Un groupe électrogène est principalement constitué des éléments suivants, que nous pouvons qualifier

de blocs :

Le Moteur (Diesel pour la plupart)

L’Alternateur de Puissance pour produire le courant

L’Automate qui sert d’unité de contrôle/commande.

La puissance d’un groupe électrogène est donnée en KVA (Kilo Voltampères) ; il s’agit de la puissance

apparente fournie. Pour en connaître la puissance active équivalente, on peut se servir de quelques

formules mathématiques :

𝑆 =𝑃

cos 𝜑

→ 𝑃 = 𝑆 ∗ cos 𝜑

𝑃 : Puissance Active (W)

𝑆 : Puissance Apparente (VA)

cos 𝜑 : Facteur de Puissance Équation 1: Détermination de la puissance active d'un groupe électrogène

Si tous les groupes électrogènes fonctionnent de la même manière, il n’en demeure pas moins qu’ils

n’ont pas tous le même aspect. En fonction de la puissance ou de la capacité de se mouvoir, l’aspect

d’un groupe électrogène peut totalement changer. On distingue ainsi plusieurs types de groupes

électrogènes :

1. Les groupes électrogènes fixes

Ce sont des groupes électrogènes qui ne permettent pas d’être déplacés une fois leur installation

effectuée. Dans cette catégorie, il existe deux types différents de groupes :

i. Les groupes électrogènes fixes sans capot de protection

Ces groupes électrogènes sont vendus sans le capot empêchant le contact entre les pièces du groupe et

les objets externes. Ils doivent donc être utilisés dans des lieux où un périmètre de sécurité existe autour

du groupe pour empêcher tout éventuel accident qui pourrait survenir au cours de l’utilisation de ce

dernier.

Ils se présentent de la manière suivante :

Page 14: Rapport de SAE Douala 2016

13 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Figure 1 : Groupe Electrogène sans capot de protection

ii. Les groupes électrogènes fixes avec capot de protection

Ces groupes quant à eux sont équipés du capot de protection, qui apporte plus de sécurité et de confort

sonore car ils isolent le moteur et ainsi le son provoqué par son fonctionnement est moins fort. Les

risques sont donc moindres avec un groupe pareil.

Ils se présentent comme suit :

Figure 2 : Groupe Electrogène fixe avec capot de protection

Ces groupes électrogènes sont bons mais présentent le seul défaut qu’ils sont fixes. En effet ils ne

peuvent pas être déplacés sans l’aide d’un chariot élévateur, ce qui rend la mobilité profondément

réduite.

La solution apportée par les concepteurs de groupes électrogènes fut donc de fabriquer des groupes

mobiles.

Page 15: Rapport de SAE Douala 2016

14 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

2. Les groupes électrogènes mobiles

Ces groupes électrogènes sont fabriqués de manière à ce qu’ils soient transportables sans besoin de

recourir à un chariot élévateur ou une autre grosse machine. Il en existe également deux types.

i. Les groupes électrogènes mobiles sans remorque

Ces groupes sont équipés d’une barre horizontale leur permettant de se faire tirer pour pouvoir se

déplacer. Le châssis est également fait de façon à ce qu’ils puissent glisser sur des surfaces inclinées ou

rugueuses.

Leur schéma est le suivant :

Figure 3 : Groupe Electrogène mobile sans remorque

L’inconvénient avec ce type de groupe est qu’il reste très difficile de les déplacer sur les terrains en

pente, ou enclavés, malgré le fait que ce soit possible. C’est pourquoi furent fabriqués les groupes

électrogènes sur remorque.

ii. Les groupes électrogènes mobiles sur remorque

La remorque apporte une plus grande capacité de déplacement. C’est la raison pour laquelle tous les

groupes électrogènes mobiles de SDMO existent en version sur remorque. Leur aspect est le suivant :

Page 16: Rapport de SAE Douala 2016

15 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Figure 4 : Groupe Electrogène mobile sur remorque

3. Les groupes électrogènes en conteneur

Ces groupes, plus volumineux sont très souvent installés dans les zones où les conditions climatiques

sont très rudes (Désert du Sahara ou Groenland). Leur aspect est le suivant :

Figure 5: Groupe électrogène en container

Suite à cette présentation de tous les types de groupes électrogènes, nous allons en savoir plus sur le

modèle T22K.

4. Présentation du groupe électrogène T22K

Les groupes électrogènes T22K sont disponibles en deux versions : avec et sans capot de protection. On

peut également les équiper d’une remorque, mais ils ne sont pas disponibles en container.

Les caractéristiques du groupe sont les suivantes :

Caractéristiques générales

Fréquence : 50 Hz

Puissance maximale : 22 KVA

Facteur de puissance : 0.8

Page 17: Rapport de SAE Douala 2016

16 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Intensité de courant : 32 A

Coffret standard : APM303

Coffrets en option : NEXYS, TELYS, BORNIER

Caractéristiques Moteur

Type de moteur : S4Q2-SD

Marque de moteur : Mitsubishi

Nombre de cylindres : 4

Taux de compression : 22:1

Température des gaz d’échappement : 600 degrés Celsius

Débit maximum de la pompe à fuel : 36L/heure

Consommation de carburant à 100% de charge : 6.20 L/heure

Capacité du carter : 6.50 L

Température d’eau max : 111 degrés Celsius

Caractéristiques Alternateur

Référence alternateur : AT00404T

Nombre de phases : 3

Facteur de puissance : 0.8

Nombre de pôles : 4

Encombrement

Longueur : 1700 mm

Largeur : 896 mm

Hauteur : 1121 mm

Poids net : 549 Kg

Capacité du réservoir : 100 L

Coffret

APM303 (coffret standard)

TELYS

NEXYS

Bornier

Voici leur aspect dans leurs différentes versions :

Figure 6: Groupe électrogène T22K sous ses deux formes

Page 18: Rapport de SAE Douala 2016

17 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Maintenant, entrons un peu plus dans les détails pour voir séparément chaque bloc de c groupe

électrogène.

II. Le Moteur

Plusieurs constructeurs fabriquent des moteurs de groupes électrogènes. On peut déterminer la marque

d’un moteur en regardant la lettre précédant la puissance du groupe. Cette lettre, toujours présente sur

la façade avant du groupe électrogène est écrite de manière à ce qu’elle soit bien visible. On distingue

donc parmi les constructeurs de moteurs de groupes électrogènes :

Mitsubishi qui se caractérise par la lettre « T »

Doosan qui se caractérise par la lettre « D »

John Deere qui se caractérise par la lettre « J »

Kohler caractérisé par la lettre « K »

General Motors caractérisé par la lettre « G »

Volvo-Penta repéré par la lettre « V »

Voici par exemple un groupe électrogène T22K :

Figure 7: Groupe électrogène SDMO de 22KVA

L’indication « T22 » entourée sur l’image permet de savoir que le moteur de ce groupe est de marque

Mitsubishi, et que sa puissance apparente est de 22KVA.

Ces moteurs sont le plus souvent des moteurs à quatre temps, mais étant des moteurs Diesel, l’explosion

dans la chambre de combustion n’est pas produite par l’étincelle provenant des bougies d’allumage

comme dans les moteurs à essence, mais par la forte compression de l’air et la chaleur importante de la

chambre grâce aux bougies de préchauffage. Le mélange de gazole et d’air soumis à ces conditions

explose spontanément et fait redescendre le piston qui, par le jeu des bielles, fait tourner l’arbre du

moteur.

Nombreuses sont les raisons pour lesquelles les moteurs au Diesel sont plus utilisés pour les groupes

électrogènes que ceux à essence. En voici quelques-unes :

Page 19: Rapport de SAE Douala 2016

18 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Le rendement : du fait du taux de compression plus élevé dans les moteurs au Diesel, l’énergie

produite est plus importante. A temps de fonctionnement égal, on aura donc besoin de moins de

gazole que d’essence pour faire tourner un moteur.

La taille : les moteurs Diesel sont généralement plus petits que ceux à essence, raison pour

laquelle la plupart des gros engins (bateaux, camions, etc…) en sont équipés.

La maintenance : Les moteurs Diesel tournent à 1500 tours/minute. Ceci permet aux pièces de

s’user moins rapidement que dans un moteur à essence tournant à 3000 tours/minute.

Le coût à la pompe et la manipulation du carburant : il est moins complexe de manipuler du

gazole que de l’essence, car cette dernière s’enflamme très vite. De plus, le gazole est moins

cher que l’essence au litre dans la plupart des pays du monde, voici un graphe représentant

l’évolution des prix du gazole et de l’essence en France :

Figure 8:Comparaison entre les prix d'essence et de Diesel en France

Au vu de tous ces avantages, il devient évident de choisir un moteur Diesel pour équiper un groupe

électrogène. Cependant, il présente un inconvénient majeur qui est celui de son poids, car même si à

puissance égale, un moteur Diesel est moins gros qu’un moteur à essence, il n’en demeure pas moins

qu’il soit plus lourd que ce dernier, raison pour laquelle ces moteurs sont rarement utilisés dans les

avions à cause de la masse embarquée plus importante.

Allons maintenant plus loin dans la mécanique interne du moteur. Nous allons présenter une à une les

différentes pièces essentielles au fonctionnement d’un moteur de groupe électrogène, et montrer les liens

entre celles-ci.

1. Le circuit de démarrage

i. La batterie de démarrage

Comme son nom l’indique, cette batterie le plus gros de son rôle lors du démarrage du moteur. Il s’agit

d’un élément essentiel du moteur, car lorsqu’on lance le démarrage, elle produit les 12 Volts qui vont

attaquer le démarreur pour qu’il amorce le démarrage du groupe.

Page 20: Rapport de SAE Douala 2016

19 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Les batteries des groupes électrogènes SDMO sont de plusieurs marques différentes ; certaines sont de

marque Bosch, Varta, etc…

Il est obligatoire pour un moteur d’avoir une batterie de démarrage en très bon état. Sinon, à force, elle

ne pourra plus générer assez de puissance pour pouvoir lancer le démarreur.

Ceci parce que lors du démarrage, la batterie est tellement sollicitée qu’elle perd beaucoup de sa charge.

Pour pâlir à ce problème qui entrainait au bout de plusieurs démarrages l’affaissement total de la batterie,

les concepteurs de moteurs ont eu l’idée d’y ajouter un alternateur, dit alternateur de charge pour combler

le vide créé dans la batterie par le démarrage.

Voici ce à quoi ressemble une batterie de groupe électrogène :

Figure 9: Batterie d'un groupe électrogène

Cette batterie est de type sans entretien, ce qui veut dire qu’on ne peut pas remplacer le liquide qui la

constitue. Ce liquide est appelé électrolyte.

ii. Les bougies de préchauffage

Ces éléments font la particularité des moteurs Diesel. Il s’agit de petites résistances chauffantes dont le

rôle est de chauffer le gazole pour qu’il atteigne sa température d’auto-inflammation dans la chambre

de combustion. Elles mettent le gazole à une température de 700 degrés une fois sorti des injecteurs, et

suite à la très forte compression du mélange, le carburant s’enflamme et l’explosion survient.

Ces bougies sont commandées par un relais, appelé relais de préchauffage qui leur envoie de l’énergie

au moment où on amorce le démarrage du groupe. Le préchauffage des chambres prenant un certain

temps, voilà pourquoi les moteurs de groupes électrogènes prennent un certain temps pour démarrer.

Il est cependant bon à savoir que tous les moteurs de groupes électrogènes ne disposent pas de bougies

de préchauffage. Elles ne sont présentes que sur les petits groupes (puissances inférieures à 88KVA).

Dans ces cas, la chambre de précombustion est inexistante. La combustion du carburant se fait grâce à

la très importante compression causée par le piston. De plus, les injecteurs mettent le carburant sous

pression. Le taux de compression du gazole augmente donc considérablement, et vu que température et

pression sont liées, la pression augmente, la température aussi, et le gazole parvient au seuil de

température optimal pour exploser.

Page 21: Rapport de SAE Douala 2016

20 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Figure 10: Bougie de préchauffage et injecteurs

iii. Le démarreur

Le démarreur est le seul élément du moteur qui ne fonctionne que lors du démarrage.

Ne pouvant pas se lancer lui-même mais pouvant entretenir son fonctionnement une fois lancé, les

moteurs thermiques contrairement aux moteurs électriques nécessitent tous un démarreur.

Le point assez spécial sur le démarreur est qu’il est lui-même un moteur. Pour la plupart des groupes

électrogènes de grande puissance, le démarrage est assuré par un moteur électrique, tandis que les petits

groupes ont un démarreur à corde.

Lorsqu’on lance le démarrage du moteur, le solénoïde fait sortir une fourchette qui elle exercera une

force considérable pour faire tourner le volant moteur, et ainsi l’aider à prendre le mouvement. C’est de

là que vient le bruit qui se produit lorsqu’on amorce le démarrage d’un groupe.

L’inconvénient avec les démarreurs électriques et qu’ils font un appel fort de la batterie. C’est à ce

moment que la batterie perd le plus gros de sa charge. Voilà pourquoi il n’est pas bon de démarrer

plusieurs fois un groupe électrogène et de l’arrêter en moins de 30 minutes, car ce temps permet à

l’alternateur de charger la batterie et la remettre à un bon niveau. Au bout de 10 démarrages, la batterie

sera hors d’usage.

Page 22: Rapport de SAE Douala 2016

21 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Figure 11: Démarreur d'un groupe électrogène

1. Circuit de combustion

i. Le réservoir

Le réservoir est la réserve de gazole du moteur. Sans gazole, le moteur ne pourra tout simplement pas

démarrer. Il se trouve en bas du moteur, dans le châssis du groupe.

Figure 12: Réservoir de groupe électrogène

Page 23: Rapport de SAE Douala 2016

22 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

ii. La pompe à gazole

Pour quitter le réservoir et atteindre la pompe à injection, le gazole a besoin d’être pompé avec un certain

débit. C’est là qu’intervient la pompe à gazole.

Lorsqu’un groupe fonctionne jusqu’à épuisement de son réservoir, de l’air s’incruste dans le circuit de

gazole. Ceci empêchera au moteur de démarrer car il n’y aura pas assez de carburant dans les chambres

au moment de la compression. Pour pâlir ce problème, les pompes sont équipées d’une purge. Leur rôle

est donc d’évacuer l’air présent dans le circuit de gazole.

Figure 13: Pompe d’amorçage

iii. L’électrovanne

Comme son nom l’indique, une électrovanne est une vanne commandée électriquement.

Elle permet le passage du carburant du filtre à la pompe à injection. Vu leur mode de fonctionnement,

les électrovannes des moteurs de groupes électrogènes sont de type Tout ou rien et normalement fermée.

En d’autres termes, soit elles sont totalement ouvertes, soit elles sont totalement fermées.

Un moteur ne peut pas démarrer si l’électrovanne est fermée. Lorsqu’on enclenche donc le démarrage,

elle s’ouvre et le carburant peut ainsi circuler dans le moteur. Si on appuie sur le bouton d’arrêt

d’urgence, son circuit d’alimentation électrique s’ouvre. N’étant plus alimentée, elle se referme donc et

le groupe s’arrête automatiquement.

Page 24: Rapport de SAE Douala 2016

23 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Figure 14: Electrovanne dans le moteur

iv. La pompe à injection et les injecteurs

Une fois l’électrovanne ouverte, le carburant ayant été filtré arrive dans la pompe à injection. Elle lui

permet d’obtenir la pression nécessaire pour arriver dans les chambres de combustion. Les injecteurs

diffuseront le gazole sous forme de gouttelettes pour faciliter la combustion.

Seuls 10% du gazole envoyé à la pompe à injection sont transférés dans les injecteurs, le reste retourne

dans le réservoir. C’est pourquoi les moteurs au Diesel consomment moins que ceux à essence.

Il en existe deux types, les pompes rotatives et les pompes en ligne. La différence vient du fait que les

pompes rotatives ne disposent que d’un seul élément de pompage, tandis que celles en ligne disposent

d’autant d’éléments de pompage que de cylindres à alimenter.

Page 25: Rapport de SAE Douala 2016

24 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Figure 15: Pompe à injection

v. Filtre à gazole

De la même manière que l’air, il est important de filtrer le gazole dans un moteur car des impuretés

peuvent causer des dommages irréversibles au moteur. C’est la raison pour laquelle il est nécessaire de

le filtrer, de manière à ce qu’il soit le plus pur possible.

Figure 16: Filtre à gazole

vi. Filtre à air

Avant d’atteindre le collecteur d’admission du moteur, l’air est filtré car la présence d’impuretés peut

provoquer selon la nature de celles-ci soit une rupture des éléments du moteur (piston principalement)

soit une perte de puissance du moteur car les proportions d’air et de gazole nécessaires pour provoquer

une bonne explosion ne sont plus les mêmes.

Page 26: Rapport de SAE Douala 2016

25 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Le filtre à air est donc le premier lieu de passage de l’air dans un groupe électrogène.

Son aspect varie d’un groupe électrogène à un autre, mais à l’intérieur le principe est le même : une fois

l’air aspiré, il passe à travers un tissu rigide et très serré, retenant les plus petites particules de poussière

présentes dans l’air. Puis l’air filtré descend le long de son tube pour retomber dans le collecteur

d’admission.

Figure 17: Filtre à air

vii. Le capteur de niveau de carburant

Il est possible de paramétrer un groupe de manière à ce qu’il ne fonctionne que si une certaine quantité

de carburant y est présente. Pour ce faire, un capteur placé dans le réservoir repère en temps réel le

niveau de carburant présent, et s’il est dans l’intervalle autorisé le groupe continuera de fonctionner.

Dans le cas contraire il s’arrêtera, en signalant que le niveau de carburant est bas.

Figure 18: Défaut de carburant

2. Circuit de refroidissement

En dépit du fait qu’un moteur Diesel nécessite de la chaleur pour fonctionner à pleine puissance, il ne

peut pas se permettre de dépasser un certain seuil de température. Les moteurs sont donc tous équipés

d’un circuit de refroidissement constitué de durites, d’une pompe à eau, d’un radiateur, d’un ventilateur

et d’un thermostat.

Page 27: Rapport de SAE Douala 2016

26 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Le refroidissement se passe comme suit : le liquide de refroidissement est pompé par la pompe à eau,

généralement entrainée par une courroie reliée à l’arbre du moteur. Il passe par la durite supérieure, puis

redescend dans le radiateur où il est refroidi par une hélice qui prend son mouvement de la même

courroie que celle de la pompe. L’eau refroidie passe par la durite inférieure, remonte dans le moteur et

est encore pompée.

Le problème le plus fréquent dans ce circuit est lié à l’étanchéité du joint de la pompe à eau, ce qui

provoque souvent un mélange entre l’huile moteur et l’eau de refroidissement.

Figure 19: Circuit de refroidissement d'un groupe électrogène

ii. Le capteur de température moteur

Ce capteur repère la température du moteur et signale si elle est trop élevée. Le cas échéant il renvoie

un signal à la carte automatique ; le groupe finira par s’arrêter en affichant « Défaut Température »

Figure 20: Défaut de température

3. Circuit de lubrification

i. Le carter

Page 28: Rapport de SAE Douala 2016

27 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Le carter est la réserve d’huile du moteur. Il se situe tout en bas du moteur, à fleur du vilebrequin.

Lorsque le moteur fonctionne, le vilebrequin en tournant envoie l’huile du carter dans les cylindres, ceci

dans le but de graisser leurs parois. Ceci empêche la destruction de l’un d’entre eux.

Le carter est équipé d’une jauge, constituée d’une tige métallique graduée qui plonge en son sein. Elle

permet de déterminer le niveau d’huile et sa qualité et donc de prévenir une éventuelle catastrophe car

sans huile, les parties tournantes et mobiles finiront par se casser à cause des frottements, et avec trop

d’huile le vilebrequin sera noyé et le moteur ne pourra pas bien fonctionner. Une huile trop sale quant à

elle crée des impuretés qui peuvent boucher le filtre à huile, et diminuer la quantité d’huile présente dans

le moteur, chose qui a son lot de conséquences évoqué plus haut.

ii. Le filtre à huile

Une fois l’huile pompée depuis le carter, elle doit passer dans tout le moteur pour graisser les pièces

tournantes et mobiles du moteur. Pour éviter qu’elle ne répande des impuretés dans le moteur, il est donc

évident qu’elle soit filtrée au préalable.

iii. Le capteur de pression d’huile

Situé à l’intérieur du carter, ce capteur repère la pression d’huile dans le carter. Une pression nulle

équivaut à une absence d’huile dans le carter. Or cette huile permet le graissage des parties tournantes

du moteur et évite ainsi le cassage de celles-ci. Au cas où la pression devient insuffisante, le groupe

s’arrêtera en affichant le pictogramme correspondant à un défaut de pression d’huile :

Figure 21: Défaut de pression d'huile

Page 29: Rapport de SAE Douala 2016

28 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

4. Circuit électrique

i. L’alternateur de charge

Ce petit alternateur présent sur le moteur permet de débiter un courant qui va gérer l’alimentation de la

batterie lors du fonctionnement du groupe. Dans un moteur de voiture par exemple, c’est lui qui charge

la batterie lorsqu’elle alimente les phares, la climatisation, la radio, etc… pendant que le moteur tourne.

C’est pourquoi après avoir démarré, un moteur peut très bien fonctionner sans sa batterie. Elle ne sert

qu’au démarrage.

Cet alternateur est constitué come tout alternateur d’un stator et d’un rotor.

L’arbre du rotor est pourvu à son bout d’une poulie, qui elle est reliée au vilebrequin du moteur et à

l’arbre du ventilateur par une courroie.

Ce système fait en sorte que l’alternateur de charge tourne en même temps et à la même vitesse que le

moteur. Il est donc évident qu’il ne fonctionne que lorsque celui-ci tourne, raison pour laquelle il n’est

pas responsable du démarrage même du moteur, contrairement à la batterie.

En définitive, l’alternateur de charge a pour rôle de débiter un courant de charge pour supporter les

pertes dans la batterie. C’est pourquoi allumer les phares d’une voiture au repos décharge la batterie,

mais pas lorsque le moteur est en marche. C’est pourquoi on l’appelle également chargeur statique.

Figure 22: Alternateur de charge

ii. Les relais

Un relai est un interrupteur électronique qui se commande avec une tension continue de faible puissance.

Il est fait d’une bobine et de deux contacts ou plus. La bobine en se chargeant crée un champ magnétique

qui ferme un contact. On dit que le relais commute. Voici le schéma simplifié d’un relais :

Page 30: Rapport de SAE Douala 2016

29 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Figure 23: Schéma simplifié d'un relais

Dans un groupe électrogène, trois principaux relais permettent le fonctionnement automatique du

groupe :

Le relais de préchauffage : il commande les bougies de préchauffage du moteur. Lors du

démarrage du groupe, il commute pour fermer le circuit d’alimentation des bougies. Une fois

les 10 secondes de préchauffage écoulées, la carte coupe l’alimentation du relais et il bascule

pour ouvrir de nouveau le circuit.

Le relais de l’électrovanne : pour pouvoir fonctionner, l’électrovanne du moteur doit

absolument être ouverte. Cette ouverture lors du démarrage se fait automatiquement à l’aide

d’un relais, dont le rôle est de l’alimenter pendant tout le temps où le moteur sera en

fonctionnement. L’appui sur le bouton d’arrêt d’urgence entrainera la rupture de l’alimentation

du relais, ce qui provoquera la fermeture de l’électrovanne et donc le groupe s’arrêtera.

Le relais du démarreur : il alimente le démarreur du groupe une fois que le préchauffage est

terminé, et l’électrovanne ouverte.

Le relais de temporisation : plus complexe, ce relais qui d’ailleurs n’est pas présent sur tous

les groupes permet une temporisation du démarrage. Il agit sur l’alimentation du démarreur pour

permettre un démarrage plus sûr. Ce relais est rarement utilisé sur les groupes électrogènes.

Figure 24: Relais de groupe électrogène

Page 31: Rapport de SAE Douala 2016

30 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

III. L’alternateur de puissance

Un alternateur est un convertisseur d’énergie mécanique en énergie électrique. Dans un groupe

électrogène, l’alternateur prend l’énergie mécanique du moteur pour la transformer en courant avec une

fréquence bien déterminée. Pour ce faire, il se sert du principe de l’induction magnétique.

L’alternateur d’un T22K est de type ECP. Il est autorégulé, sans bagues ni balais à 4 pôles. Les bobinages

sont à pas raccourcis pour réduire le taux d’harmoniques.

Le grade de protection pour ces alternateurs est IP23, mais à la demande du client il est possible de

l’augmenter.

En ce qui concerne le couplage des enroulements, tous les alternateurs sont prévus pour être couplés soit

en étoile avec un neutre (Y) soit en triangle (Δ) ; ils offrent en plus la possibilité de changer leur

couplage, d’étoile à triangle sans avoir à toucher au régulateur de tension mais plutôt à la position des

barrettes sur la planchette à bornes comme indiqué sur le schéma ci-dessous :

Figure 25: Schéma de couplage d'un alternateur 6 fils

Les alternateurs sont construits en série de 12 fils de sortie afin de permettre d’obtenir plusieurs

possibilités de tensions (115/200/230/400 V) à la sortie. Ils peuvent être soit monophasés soit triphasés,

mais il est très difficile d’effectuer les enroulements nécessaires pour obtenir de grandes puissances en

sortie lorsqu’un alternateur est monophasé. C’est la raison pour laquelle les groupes de moyenne et

grande puissance sont tous triphasés.

Voici quelques façons de câbler les alternateurs :

Page 32: Rapport de SAE Douala 2016

31 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Figure 26: Modes de connexion des alternateurs 12 fils

Les éléments jouant le plus grand rôle dans un alternateur sont les bien connus stator et rotor, mais

d’autres composants électroniques ont également un rôle non négligeable. Il s’agit entre autres du

régulateur de tension et du pont de diodes. Il sera donc question par la suite de présenter ces pièces et

leur mode de fonctionnement.

1. Le stator et le rotor

Partie fixe de l’alternateur, le stator est fait de bobinages qui récoltent le courant. Le fait que le courant

soit récolté sur ces bobinages permet aux alternateurs d’être confectionnés sans balais ni bagues. Les

balais recevant de très forts courants chauffent, s’usent et peuvent créer de graves problèmes.

Le rotor quant à lui est appelé inducteur car c’est lui qui, en tournant, crée le champ magnétique qui va

générer du courant par la suite. Il produit un champ magnétique tournant. Le courant dans ce rotor est

continu, mais c’est grâce à sa rotation qu’un courant alternatif est produit.

Le fonctionnement du système est le suivant : l’induit produit du courant alternatif. Ce courant alternatif

est envoyé à un pont redresseur. Le courant redressé est envoyé à l'inducteur qui produit le champ

tournant principal. Ce champ tournant produit à son tour le courant à haute puissance dans le stator.

Page 33: Rapport de SAE Douala 2016

32 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Figure 27: Alternateur de puissance

2. Le pont de diodes

L’alternateur d’un groupe électrogène est en fait un ensemble de deux alternateurs montés en tête-bêche.

Le courant sortant de l’excitatrice est un courant alternatif qui est redressé par le pont de diodes. Ce

courant devient donc continu, et est renvoyé dans le rotor pour lui permettre de tourner plus vite. Une

fois que la fréquence de rotation requise est atteinte, l’excitation cesse et le rotor maintient son rythme.

3. Le régulateur de tensions

Elément essentiel du groupe électrogène, le régulateur de tensions est un appareil électronique qui

permet d’avoir une tension correspondant aux exigences de l’utilisateur. Il régule non seulement la

valeur maximale tension, mais aussi sa fréquence.

Figure 28: Régulateur de tension

Page 34: Rapport de SAE Douala 2016

33 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

IV. L’automate ou Carte de Contrôle/Commande

L’automate permet la mise en marche du groupe électrogène, qu’elle soit manuelle ou automatique. Il

permet également le contrôle des différents paramètres du groupe électrogène, qui sont entre autres :

La vitesse de rotation du moteur

Les tensions à la sortie

La pression d’huile

Le niveau de carburant

Les courants, etc…

Les paramètres affichés dépendent de la complexité de l’automate.

Quatre cartes automatiques permettent le contrôle des groupes électrogènes SDMO ; en fonction du

nombre d’options, on distingue les automates :

APM

NEXYS

TELYS

KERYS

Chacune de ces cartes possède la fonctionnalité AUTO, c’est-à-dire elle permet au groupe de démarrer

automatiquement une fois que l’alimentation provenant du secteur s’interrompt.

Les cartes NEXYS ont connu une évolution logicielle au fil du temps et de nos jours, il y a deux formes

de cartes NEXYS, les NEXYS 1 et les NEXYS 2. Cependant, ces cartes ne sont plus fabriquées par

SDMO et elles ont été remplacées par les cartes APM303.

Du fait que les documentations NEXYS soient plus détaillées que celles d’APM, nous vous proposons

d’étudier NEXYS dans ce rapport.

Bien évidemment NEXYS 2 possède plus de fonctionnalités que la version 1, mais même si l’aspect

visuel est le même, le nombre d’informations traitées est plus important. Cette carte est alimentée par la

batterie, sous une tension continue de 12 Volts.

Le schéma suivant montre l’aspect d’une carte NEXYS 2 :

Page 35: Rapport de SAE Douala 2016

34 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Figure 29: Carte NEXYS

En ce qui concerne les fonctionnalités de la carte, elle permet entre autres :

D’obtenir des informations sur le niveau de carburant, la pression d’huile, la température d’eau,

le compteur horaire total, les tensions simples et composées, leur fréquence et les intensités du

courant à la sortie

Signaler une surcharge ou un court-circuit, un défaut de pression d’huile ou de température

d’eau, un niveau bas de carburant, une survitesse ou une sous-vitesse, ou un défaut d’alternateur

de charge

Arrêter le groupe électrogène si le niveau de carburant devient bas ou une surtension se produit

au niveau des bornes de sortie du groupe.

Cette carte présente donc beaucoup d’avantages, et c’est la raison pour laquelle elle est utilisée sur

beaucoup de modèles de groupes électrogènes, notamment le T22K. Elle a par contre un point faible ;

elle n’affiche pas le facteur de puissance du générateur. De plus, cette carte ne dispose d’aucun moyen

de connexion à distance pour signaler un problème, ce qui peut être très dangereux : en prenant le cas

d’une banque alimenté par un groupe équipé d’une carte NEXYS, un jour de réunion où le responsable

est à l’extérieur de l’entreprise. Si le groupe ne démarre pas, la société de maintenance ne pourra pas

être informée de cette défaillance tant que le responsable ne sera pas là. Cela peut avoir de lourdes

conséquences pour la banque, car les opérations seront interrompues. Le même cas de figure peut être

pris pour une industrie fonctionnant 24h/24 dont le groupe électrogène tomberait en panne alors que le

responsable est en réunion.

C’est d’ailleurs l’une des raisons pour lesquelles les cartes NEXYS ne sont plus utilisées aujourd’hui,

car la plupart des autres automates (notamment APM304, TELYS et KERYS) sont équipés d’une

fonction de signalement de défauts à distance.

Page 36: Rapport de SAE Douala 2016

35 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Voyons maintenant comment fonctionne tout cet ensemble. Nous avons séparément étudié le

fonctionnement de chaque élément, maintenant nous allons changer d’échelle en passant de la pièce au

groupe électrogène.

V. Fonctionnement du T22K de SDMO

Le T22K peut fonctionner de deux manières différentes. Il peut en effet être paramétré de manière à

fonctionner automatiquement ou manuellement.

1. Le mode manuel

Le groupe en mode manuel ne fonctionne que sur commande de l’utilisateur. Il ne prendra donc pas

automatiquement le relais en cas de coupure. Pour démarrer le groupe, il faut d’abord s’assurer que son

disjoncteur est ouvert. Par la suite :

Connecter la batterie (commencer par la cosse positive)

Tourner le commutateur à clé vers la position ON

Appuyer sur le bouton start.

Pour arrêter le groupe, il suffit d’effectuer les actions suivantes :

Ouvrir le disjoncteur du groupe

Laisser le moteur tourner à vide pendant 1 à 2 minutes

Appuyer sur le bouton stop

Tourner la clé vers la position OFF.

Un inconvénient évident du mode manuel est qu’il nécessite d’voir toujours quelqu’un pour la mise en

marche du groupe. Le mode automatique permet de supprimer ce problème.

2. Le mode automatique

Pour démarrer en mode automatique, le groupe doit recevoir un ordre extérieur provenant du coffret

inverseur. Indispensable pour les groupes électrogènes, il sert à établir la liaison entre le groupe

électrogène et la charge à alimenter.

Il est connecté à la fois au secteur et au groupe, et donne en priorité le passage au secteur. Mais une fois

qu’il y a coupure, le contacteur donne le passage au groupe.

Voilà ce à quoi ressemble un inverseur ou TGBT :

Page 37: Rapport de SAE Douala 2016

36 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Figure 30: TGBT

Pour permettre au groupe de démarrer et donc de prendre rapidement le relais, il faut s’assurer que :

Le disjoncteur du groupe est ouvert

La batterie est connectée et en bon état de fonctionnement

Les contacteurs de l’inverseur de source sont en bon état de fonctionnement

Le mode AUTO est activé sur l’écran.

3. Processus de démarrage

Lorsque le groupe est en arrêt, le chargeur statique situé dans la carte débite un courant à la batterie pour

éviter qu’elle ne s’affaisse ; le groupe est ainsi prêt à démarrer à n’importe quel moment.

Que ce soit en automatique ou en manuel, le processus de démarrage T22K est le même.

L’appui sur le bouton start ou la réception d’un ordre extérieur venant de l’inverseur engendre les actions

suivantes :

L’automate inhibe la pression d’huile : au repos, la pression d’huile est à zero. Mais pour que

le groupe puisse fonctionner sans que les pièces internes ne se cassent, l’huile doit être mise

sous pression.

Préchauffage de la chambre de combustion : cette opération est effectuée par les bougies de

préchauffage, qui sont commandées via leur relais par l’automate.

Ouverture de l’électrovanne : une fois que la chambre de combustion est assez chauffée,

l’automate coupe l’alimentation du relais de préchauffage pour alimenter celui de

l’électrovanne. L’électrovanne s’ouvre donc pour permettre le passage du gazole.

Lancement du démarreur : le démarreur, alimenté par son relais libère le pignon qui s’agrippe

au volant moteur pour le forcer à tourner. L’arrêt du démarreur se fait lorsque la vitesse de

rotation de l’alternateur de charge atteint les 400 RPM. A ce moment, l’automate coupe

l’alimentation du démarreur.

Un groupe électrogène est fait pour débiter des tensions à la sortie. Celles-ci sont régulées grâce au

régulateur de tension.

Page 38: Rapport de SAE Douala 2016

37 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

L’automate vérifie continuellement si ces tensions sont bien présentes et ont des valeurs acceptables, si

la température du moteur est bonne, la pression d’huile, le niveau de carburant et bien d’autres

paramètres comme l’état de fonctionnement de l’alternateur de charge. Ce dernier doit en effet débiter

une tension continue comprise entre 14 et 14.5 Volts pour alimenter la batterie.

A la suite de ces vérifications, le voyant OK s’allume en vert pour montrer que le groupe est prêt à

alimenter une charge.

Si un des paramètres n’est pas bon, le groupe s’arrête en indiquant à l’aide d’un pictogramme le défaut

responsable de cet arrêt.

Les pictogrammes suivants montrent l’état de fonctionnement du groupe :

Figure 31: Pictogrammes de la carte NEXYS

La signification de ces pictogrammes est la suivante :

N˚ Signification Couleur

1 Groupe électrogène sous tension Verte, allumée fixe

2 Indication d’arrêt d’urgence enclenché Rouge, allumée fixe

3

Visualisation de la phase de démarrage et de stabilisation

en vitesse et tension

Verte, clignotement

Bon fonctionnement du groupe ou prêt à débiter Verte, allumée fixe

4 Alarme générale Orange, clignotement

5 Défaut général Rouge, clignotement

Tel est donc le mode de fonctionnement du groupe électrogène T22K de SDMO.

Page 39: Rapport de SAE Douala 2016

38 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

Troisième partie : Conclusion

Page 40: Rapport de SAE Douala 2016

39 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

I. Conclusion

Arrivés au terme de ce rapport, nous pouvons dire que nous avons vu la plupart des détails à savoir sur

un groupe électrogène T22K de SDMO.

Après avoir montré les différents circuits du moteur, nous avons montré les parties de l’alternateur, de

l’automate, montré les deux modes de fonctionnements et la manière dont démarre un groupe

électrogène. Nous avons vu les pictogrammes importants à connaitre sur une carte de type NEXYS, et

donc nous pouvons dire que nous avons atteint l’objectif de ce rapport qui était de montrer le principe

de fonctionnement du groupe électrogène T22K de SDMO.

Tous les groupes électrogènes fonctionnant plus ou moins de la même manière, apprendre comment

fonctionne un groupe électrogène permet d’avoir une idée de comment fonctionnent les autres. Quel que

soit le fabricant, ou encore ma marque du moteur du groupe, tous démarrent pratiquement de la même

manière, et seul l’aspect des pièces change. Voir comment un groupe de moyenne puissance fonctionne

permet donc d’avoir une vision globale pour les groupes plus puissants.

Ce stage fut une grande expérience, tant sur le plan professionnel que moral car il a permis de

comprendre énormément de choses quant au fonctionnement d’une entreprise, mais aussi au

fonctionnement d’un moteur, d’un alternateur, d’un groupe électrogène, et la procédure de dépannage

de celui-ci.

Page 41: Rapport de SAE Douala 2016

40 Principe de fonctionnement d’un groupe électrogène : cas du T22K de SDMO

Rapport de Stage effectué à SAE Douala, rédigé et soutenu par Alioum Serouis Mohamed

II. Suggestions

Le stage académique effectué au sein de l’entreprise SAE Douala s’est passé dans de bonnes conditions

en général. Cependant certains manquements que ce soit au plan organisationnel comme procédural ont

pu être notés. Ils sont les suivants :

Les stagiaires académiques n’ont pas la possibilité de sortir de l’entreprise pendant leur période

de stage. Ceci fait en sorte qu’ils ne puissent pas assister aux interventions qui se font hors de

l’entreprise. Or ce sont celles qui procurent le plus d’expérience, car les cas sont plus difficiles

à gérer, l’environnement de travail et les conditions étant différentes de celles de la base.

Les stagiaires académiques ne sont pas équipés de chaussures de sécurité.

Le manque d’une organisation structurée et respectée fait en sorte que certaines procédures

trainent, comme le diagnostic d’un onduleur ou groupe électrogène par exemple.

III. Sources

Pour mener à bien ce rapport, les sources utilisées furent :

Le Guide d’Utilisation et d’Entretien du Groupe Electrogène T22K

Le Guide d’Utilisation de la Carte NEXYS 2

La bibliothèque en ligne Wikipédia : www.wikipedia.org

Le site officiel de SDMO : www.sdmo.com