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Groupe électrogène: principes

Sur cette note, nous survolons les principaux éléments d’un groupe électrogène, leurs principes de fonctionnement et le rôle qu’ils jouent au moment de choisir un de ces appareils.

 

Un groupe électrogène. Comment ça marche ?

L’électricité est produite par une génératrice :

  • Dynamo qui produit un courant continu, ou
  • Alternateur qui produit du courant alternatif

Pour produire le courant, cette génératrice doit recevoir un mouvement rotatif de son arbre d’entraînement, ce mouvement est produit par un moteur thermique à essence, GPL ou diesel. Le moteur du groupe électrogène est un moteur à explosion à quatre temps (essence ou GPL) ou à combustion à quatre temps (diesel).

Les caractéristiques du moteur du groupe électrogène fixent les performances du groupe et sa capacité d’utilisation. Il faut tenir compte de :

  • le régime de rotation du moteur,
  • le type de refroidissement du moteur : par air (moteur faible cylindrée) ou eau-air (moteurs plus puissants)
  • l’autonomie moteur selon la capacité du réservoir et la consommation du moteur
  • le type de démarrage du moteur.

C’est l’alternateur qui définit que le groupe électrogène est monophasé en 220V ou s’il délivre du 380V/400V pour le groupe électrogène triphasé. Il définit aussi la puissance du groupe électrogène (le dimensionnement du moteur étant toujours calculé en proportion de la puissance de l’alternateur).

Groupe électrogène à essence :

Convient pour une utilisation domestique dans le cadre de travaux de bricolage par exemple. Il s’accompagne d’un dispositif de démarrage électrique ou manuel. La puissance dépend essentiellement de la taille de l’engin et peut aller de 1,5 kW à 6 kW. Comme il est compact, ce modèle généralement doté d’une alimentation monophasée émet très peu de bruit.

Groupe électrogène au diesel :

Sur les chantiers ou pour une utilisation plus intensive, il est préférable de s’orienter vers les groupes électrogènes diesel. Leur avantage : ils offrent une variété de puissance, allant de quelques kW à plusieurs milliers. Pourvus d’un démarreur électrique, ces modèles fournissent une alimentation électrique monophasée, triphasée ou mixte.

Groupe électrogène à gaz :

Puissant et silencieux, mais nécessite d’un approvisionnement GPL.

Comment le choisir ? Les critères

  1. Le besoin en puissance pour votre application

La puissance utile d’un groupe est probablement le critère le plus important à définir.

La notion de puissance se définit donc par :

La puissance continue : Le moteur peut fournir 100 % de sa puissance nominale pendant une durée non limitée. C’est la notion utilisée pour un groupe de production.

La puissance principale (PRP) : Le moteur peut fournir une puissance de base pendant une durée non limitée et 100 % de la puissance nominale pendant une certaine durée. Cette durée, ainsi que la puissance de base, n’est pas la même pour tous les constructeurs. Un exemple typique serait une puissance de base de 70 % de la puissance nominale et 100 % de la charge nominale pendant 500 heures par an.

La puissance de secours : C’est la puissance maximale que la machine peut délivrer, durant une période limitée, généralement moins de 500 heures par an. Cette définition ne doit être appliquée que pour les groupes électrogènes travaillant exclusivement en secours.

La plupart des fabricants admettent une surcharge normale par rapport à la puissance continue et la puissance principale, mais en raison d’exceptions il est recommandé de toujours préciser la capacité de surcharge nécessaire et de préciser la définition de la puissance nominale. Par exemple, un même groupe diesel peut être défini par : une puissance continue de 1550 kW, une PRP de 1760 kW, et une puissance de secours de 1880 kW.

  1. La vitesse moteur

C’est la vitesse qui détermine la fréquence du courant alternatif produit par l’alternateur.

Les groupes diesel et essence, équipés de moteurs monocylindres avec refroidissement à air, tournent à 3 600 tours/mn. Ils peuvent fonctionner quelques heures (3 à 4 maximum) suivies d’un temps de repos de 30 minutes environ pour refroidissement.

Chez les groupes dits «inverter», la vitesse moteur varie de 1 500 à 3 600 tours/mn. Leur rendement et la qualité du courant fourni sont meilleurs.

Pour que la fréquence du courant soit stable, il faut que la vitesse de rotation de l’alternateur (entraîné par l’arbre du moteur) soit constante. Un régulateur permettra de gérer cette vitesse.

  1. La taille du réservoir

Plus le réservoir de carburant est grand, plus le groupe sera autonome et moins il faudra utiliser de bidons de réserve.

  1. Le démarrage

Avec un lanceur (comme une tondeuse) pour les groupes à faible puissance, électrique ou électronique pour les puissances plus importantes.

  1. Le niveau sonore

Le niveau sonore d’un appareil se mesure en dB(a) (décibels acoustiques). Le niveau sonore d’un groupe peut aller de 70 dB à 100 dB.

Il existe des groupes insonorisés  (gaz, essence ou diesel) qui sont logés dans un container métallique (avec double insonorisation pour les groupes diesel) et équipés d’un système de démarrage électronique complètement automatique avec tableau de commande à distance.

  1. Le type de carburant

Essence, diesel et GPL, cela dépendra de l’application (voir encadré)

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Sources: 

  • Dossier-143-Groupe Electrogene Fonctionnement et utilisation/ Bricoleurpro
  • Fonctionnement groupe électrogène. Patrick Benie
  • Cahier technique Schneider Electric N°196
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