électricité

ÉLECTRICITÉ
Les démarreurs
Les alternateurs et le circuit de charge
ÉLECTRICITÉ
LES DÉMARREURS
Description du dispositif de démarrage.
Le démarrage des moteurs à combustion est assuré essentiellement par des moteurs électriques. La
batterie alimente directement le relais du démarreur à la borne 30. Le conducteur, à l'aide de la clé de
contact actionne l'interrupteur d'allumage/démarrage.
Interrupteur
d'allumage/démarrage
Relais pompe
à essence
Relais de
démarreur
Couronne de
démarrage
-
+
Pignon
lanceur
ÉLÉMENTS COMPOSANTS LE CIRCUIT DE DÉMARRAGE
L'interrupteur permet de commander le relais du démarreur, le relais laisse passer le courant vers le
moteur électrique, il permet l'engrènement du pignon lanceur dans la couronne de démarrage. Le
couple fourni par le démarreur est transmis à la couronne fixée sur le vilebrequin.
Conditions de démarrage.
Les moteurs à combustion ne peuvent pas se mettre en marche par leur propre énergie comme c'est
le cas pour les moteurs électriques (ou les machines à vapeur), ils ont besoin d'un dispositif
indépendant, le démarreur.
Les résistances dues à la compression, au frottement des pistons et des paliers doivent être
vaincues. Ces résistances dépendent du type de construction du moteur (cycles Otto ou diesel), du
nombre de cylindres, du lubrifiant et de la température du moteur. Pour former le mélange
air/carburant ou pour atteindre la température d'auto-allumage du diesel, le démarreur doit entraîner
le moteur a une fréquence de rotation minimum d'environ 80 tr/min pour le moteur à essence et
d'environ 120 tr/min pour le diesel.
Lors de la phase initiale du démarrage, la fréquence de rotation du démarreur est nulle; l'intensité du
courant qui circule dans le démarreur est très élevée produisant un moment de rotation important au
pignon de lancement. Cette forte consommation de courant produit une chute de la tension de la
batterie limitant la tension fournie au démarreur. Cette situation s'amplifie lorsque la température
ambiante est basse, car les résistances de frottement sont plus importantes, la viscosité de l'huile
augmente et la puissance que peut fournir la batterie diminue.
La température la plus basse permettant sans difficulté le lancement d'un moteur à essence se situe
entre -18°C et -25°C, elle est un peu inférieure pour un moteur diesel.
2
ÉLECTRICITÉ
Principe du moteur électrique.
Le passage du courant électrique dans un conducteur crée un champ magnétique autour de celui-ci.
Les moteurs électriques utilisent le champ magnétique créé par le passage du courant:
N
sens du champ
magnétique
S
sens du courant
+ -
Un conducteur traversé par un courant électrique
reçoit une force mécanique lorsqu'il est plongé dans
un champ magnétique externe (champ inducteur).
En effet, le champ magnétique engendré par le
passage du courant provoque une distorsion des
lignes de force et provoque l'apparition d'une force
mécanique "F". C'est le phénomène qui est utilisé
dans les moteurs électriques.
N
F
S
N
F
Si ce conducteur forme une boucle, un couple de force
entraînera la rotation de la boucle et de son support (induit)
F
S
Rappel
La FCEM, force contre électromotrice, est une tension induite dans le rotor du moteur et qui s'oppose
à la tension d'alimentation. C'est cette FCEM qui explique la diminution du courant absorbé lorsque la
fréquence de rotation augmente.
3
ÉLECTRICITÉ
Le courant est amené à l'induit au moyen de balais en carbone frottant sur les lames du collecteur qui
assure ainsi la permutation du sens du courant.
En réalité, un moteur électrique se compose de plusieurs boucles permettant une rotation sans àcoup de l'induit. Le démarreur possède environ vingt enroulements disposés sur la circonférence,
chaque extrémité de l'enroulement étant reliée à une lamelle de cuivre isolée des autres. L'ensemble
des lamelles forme le collecteur-commutateur. Elles sont alimentées par les balais.
Sur le schéma ci-dessous, trois boucles (enroulements) sont représentées, chaque extrémité des
boucles est séparée par une partie isolante.
-
+
Lamelle du collecteur
N
S
Isolation
Le champ inducteur peut être produit par:
•
Des aimants permanents, des électro-aimants branchés en parallèle avec l'induit.
•
Des électro-aimants branchés en série avec l'induit.
Souvent l'aimant permanent est remplacé par des masses polaires et plusieurs enroulements
d'excitation, ce sont des électroaimants. Avec ce système il est plus facile d'obtenir un moteur de
couple élevé.
Dans l'exemple ci-dessous les enroulements d'excitation sont reliés en série avec l'induit.
Enroulement d'induit
Enroulement
d'excitation
Enroulement
d'excitation
S
N
+
-
4
ÉLECTRICITÉ
Type de moteur à excitation.
Moteur série.
Lorsque l'induit est bloqué l'intensité et le couple sont maximum, au fur et à mesure de l'augmentation
de la fréquence de rotation, la FCEM (force contre électromotrice) provoque une diminution de
l'intensité donc du couple. Lorsque le couple se rapproche de zéro, la fréquence de rotation
augmente jusqu'à la destruction de l'induit.
M
Caractéristiques
Conditions / Emplois
5
ÉLECTRICITÉ
Moteur à aimants permanents.
Les moteurs à excitation par aimants permanents sont de construction plus simple et de plus faibles
dimensions. Le champ magnétique est créé par des aimants permanents (inducteurs) remplaçant les
électroaimants, l'excitation pour chaque étape de fonctionnement est donc toujours la même. Il n'y a
pratiquement pas de variation de la fréquence de rotation car elle est déterminée par la puissance du
champ magnétique et l'intensité traversant l'induit. Dès l'amorce de démarrage du moteur, le couple
diminue et l'induit a tendance à accélérer, comme le champ magnétique est stable, la FCEM
augmente si bien que la fréquence de rotation se stabilise.
L'intensité augmente avec le moment résistant.
M
Caractéristiques
Conditions / Emplois
6
ÉLECTRICITÉ
Moteur parallèle ou à excitation "shunt".
Les caractéristiques sont pratiquement identiques à celle du moteur avec aimant permanent. Plus le
moment résistant est important plus l'intensité [I] est élevée, elle diminue proportionnellement à la
diminution du moment résistant.
La fréquence de rotation est stable car le champ magnétique est constant, lorsque la fréquence de
rotation [n] a tendance à s'élever, la FCEM augmente permettant le freinage de l'induit.
-
M
+
Caractéristiques
Conditions / Emplois
7
ÉLECTRICITÉ
Moteur à excitation «compound».
Les démarreurs puissants sont équipés d'un
moteur à excitation «compound» comportant un
enroulement en parallèle (dérivation) et un
enroulement en série qui sont commutés en deux
temps. Il faut limiter le couple lors de la phase
préliminaire, l'engrènement.
La limitation du courant d'induit se fait
en reliant l'enroulement de dérivation en série
avec l'induit, il fait office de résistance
additionnelle limitant le courant dans le moteur,
donc le couple du moteur. Lors de la phase
principale la totalité de l'intensité traverse le
moteur, l'enroulement de dérivation est relié en
parallèle et l'enroulement série couplé en série
avec l'induit.
-
M
+
+
-
Caractéristiques
M
+
+
Conditions / Emplois
8
ÉLECTRICITÉ
Le démarreur à commande positive
(voiture de tourisme).
Vue d'ensemble.
Le démarreur à commande positive est constitué de 3 parties distinctes.
1.
.................................................................................................................. ..............................................................................................................................................................................
2.
................................................................................................................. ..............................................................................................................................................................................
.
3.
................................................................................................................. ..............................................................................................................................................................................
.
.
1. Le moteur électrique.
Les ............................................................................................................................. produisent le champ magnétique, lorsqu'ils sont alimentés
par le relais, nécessaire à la rotation de l'induit.
Les ......................................................................................................................... permettent le passage du courant entre les enroulements
d'excitation et le collecteur de l'induit.
......................................................................................................................... est l'élément tournant du démarreur. Il se compose de l'axe
d'entraînement, d'un noyau en lamelles d'acier doux, d'enroulements et du collecteur qui assure la
permutation du sens du courant dans l'induit.
La rotation de l'induit est provoquée par l'interaction entre les champs magnétiques créés par les
enroulements d'induit et ceux d'excitation.
9
ÉLECTRICITÉ
2. Le relais électromagnétique.
Il remplit deux fonctions :
-
......................................................................... .................................................................................. .........................................................
-
......................................................................... .................................................................................. .........................................................
30 +
.
.
Le relais se compose de deux enroulements
(attraction et maintien), le noyau plongeur se
déplace à l'intérieur des enroulements.
Le mouvement du noyau permet le déplacement axial du pignon et son engrènement
correcte, ensuite l'application du pont de
connexion contre les contacts de courant
principal.
Les ressorts de rappel assurent l'ouverture des
contacts et le retour du noyau dans sa position
de repos.
3. Le lanceur.
Le lanceur se compose essentiellement du pignon d'engrènement, de la roue libre et de la fourchette d'engrènement
(commande positive) qui transmet le mouvement axial du
relais électromagnétique.
Pour vaincre la résistance mécanique élevée au lancement
du moteur à combustion, le rapport de transmission entre
les dents du pignon et celles de la couronne est compris
entre 10 et 15:1 (par exemple: 9 dents au pignon pour
110 dents à la couronne). L'entrée de la denture du pignon
est fraisée pour faciliter l'engagement du pignon. L'arbre de
l'induit entraîne le lanceur par l'intermédiaire de cannelures
hélicoïdales qui provoquent la rotation du pignon lors de son
engagement.
La .................................................................................................................................... permet l'entraînement par le pignon de la couronne au démarrage;
elle empêche lorsque le moteur a démarré que ...............…………………
entraîne ...............................................................................
du démarreur à une fréquence de rotation trop élevée,
ce qui le détruirais.
...................................................
Exemple : le rapport [i] est de 15:1, la fréquence de rotation du moteur [n1] après le démarrage est
de 800 tr/min.
La fréquence de rotation [n2] de l'induit sera :
Le ........................ ................................................................................................ immobilise, ................................................................................. du lanceur sur un disque
fixe, l'induit. Cela permet d'effectuer un deuxième essai de démarrage immédiatement.
10
ÉLECTRICITÉ
Principe de fonctionnement.
Au repos.
Enroulement
d'attraction
Le commutateur d'allumage/démarrage (clé de
contact) ne laisse pas passer le courant vers le
relais de commande du démarreur.
Enroulement
de maintien
Interrupteur
de démarrage
Inducteur
Levier de
commande
Roue libre
Au lancement du démarreur.
Le commutateur d'allumage/démarrage alimente
la borne 50 du démarreur.
Les enroulements .....…………………..........................................................…….......
................................................... sont alimentés par la batterie
permettant le déplacement du noyau et
l'engrènement du pignon dans la couronne.
Le bobinage d'attraction est relié ...................................................
sur les inducteurs et l'induit, le faible courant
traversant le moteur électrique permet une légère
rotation de l'induit qui favorise l'engagement des
dents du pignon lanceur dans celles de la
couronne.
Dés l'engrènement complet, .............…………......................................
............................................................................................... du relais laisse
passer le courant de la batterie vers les
inducteurs et l'induit. Simultanément la tension
aux deux extrémités de l'enroulement
d'attraction s'égalise, ...............…….........................................................…………
................…......................................…
Pignon lanceur
Induit
LE PIGNON SE PRÉSENTE DEVANT UN
ENTRE-DENT.
Cannelures hélicoïdales
.
LE MOTEUR EST LANCÉ
L’ ..................................................................................................... garde le pignon
engrené dans la couronne et le pont de contact
fermé.
Désengrènement.
Dés que la vitesse du pignon lanceur dépasse la
vitesse à vide du moteur du démarreur, après la
mise en route du moteur à combustion, la roue
libre désolidarise le pignon de l'induit. L'induit est
ainsi protégé contre les surrégimes.
Ce n'est qu'après la mise hors service du commutateur de démarrage que le ressort du relais
repousse la fourchette et le lanceur en position de repos. La batterie ne peut plus alimenter le moteur
électrique à travers le pont de commutation, l'induit s'arrête.
11
ÉLECTRICITÉ
Les démarreurs à réducteur
Les démarreurs à réducteur ressemblent par leur construction et leur fonctionnement aux démarreurs
à commande positive. Ce qui distingue cette nouvelle génération de démarreurs est le dispositif de
réduction, à cascade de pignon ou à train planétaire (train épicycloïdal), se trouvant entre l'induit et le
pignon lanceur.
Grâce à leur fréquence de rotation plus élevée, pour une puissance de démarrage identique, ces
démarreurs ont un poids total jusqu'à 40 % inférieur au démarreur conventionnel. De plus, les
démarreurs à réducteur sont nettement moins encombrants.
Le réducteur à cascade de pignon.
le réducteur à train planétaire.
Le moteur électrique de petite dimension est
de type série, il ne peut fournir un couple très
important sans un système de démultiplication. L'induit est placé au-dessus du pignon
lanceur, il est relié à celui-ci grâce à un pignon
intermédiaire. La roue libre du pignon lanceur
possède sur sa circonférence une denture lui
permettant d'être entraînée par le pignon
intermédiaire.
Le moteur électrique est du type à aimant
permanent (en Ticonal). Cette construction
permet de réaliser un démarreur de petites
dimensions et très léger. Comme le champ
magnétique d'excitation est réalisé par les
aimants, l'intensité absorbée au démarrage se
trouve diminuée; ce qui permet de diminuer les
dimensions de l'alternateur et de la batterie.
L'induit entraîne le pignon planétaire du train
épicycloïdal. La démultiplication de la
fréquence de rotation de l'induit réalisée grâce
au train planétaire permet de multiplier le
couple fourni par le moteur électrique. Le
porte-satellites est mis en rotation par le
pignon planétaire, il entraîne la roue libre et le
pignon lanceur.
La couronne, en polyamide, est fixe sur le
carter du démarreur.
Le couple fournit par l'induit est multiplié par le
rapport du réducteur.
Exemple de rapport de réducteur :
i=
n 2 43
=
= 2, 53:1
n 1 17
Le relais solénoïde agit directement sur le
pignon lanceur, il possède un enroulement
d'attraction et un de maintien. Il travaille de la
même manière que le démarreur à commande
positive conventionnel.
Pignon menant
n1, 17 dents
Induit
Pignon lanceur
Induit
Roue libre
Pignon intermédiaire
Relais électromagnétique
Pignon lanceur
Couronne
Planétaire
Portesatellites
Le relais électromagnétique est placé sur le
démarreur. Il possède un enroulement
d'attraction et un enroulement de maintien et
provoque l'engrènement du pignon lanceur
grâce au levier de commande. Dés
l'engrènement complet, le pont de contact du
relais laisse passer le courant de la batterie
vers l'induit.
Pignon mené de
la roue libre
n2, 43 dents
12
ÉLECTRICITÉ
Les démarreurs pour moteurs diesel.
(Véhicules lourds, machines de chantier et machines agricoles).
Ces démarreurs de puissance moyenne sont destinés à la mise en marche des moteurs diesel d'assez
grosse cylindrée. Les deux types les plus courant sont les démarreurs à induit coulissant (Bosch type
KG) ou les démarreurs à pignon coulissant (Bosch types KB et TB). En général ils fonctionnent avec
une tension de 24 V.
Le démarreur à pignon coulissant.
L'induit ne coulisse pas longitudinalement, il forme un seul élément avec le carter extérieur de
l'embrayage multidisques. Le carter d'embrayage est guidé par un roulement à rouleaux et l'induit par
un palier lisse. Les disques de l'embrayage entraînent le pignon lanceur.
L'embrayage multidisques limite le couple maximal et travaille en roue libre lorsque le moteur à
combustion a démarré.
L'arbre est creux pour loger une tige qui permet ............................................................... ..................................................................................................................
lorsque le contacteur à solénoïde est en service.
Le solénoïde possède deux bobinages. Le bobinage ................................................................................ est alimenté par du
démarreur tandis que celui ................................................................................ reçoit le courant par le ..........................................................................................
Pour protéger les dents du pignon et de la couronne l'engrènement du pignon lanceur se fait en deux
temps; à cet effet, le démarreur est muni ................................................................................ et d'un ................................................................................ qui
empêche le passage du courant vers .................................................................................................................. tant que l'engrènement entre les
éléments n'est pas complet.
13
ÉLECTRICITÉ
L'embrayage multidisques permet de …………….……
………………………………………
(protection
contre
les
surcharges mécanique ) et agit comme ………….…
………………………….. lorsque le moteur tourne plus vite
que le démarreur.
Le flasque extérieure, solidaire de l'induit,
transmet la force au disques externes. Les
disques intérieures sont reliés à un écrou de
pression qui peut se visser ou se dévisser sur
le pas hélicoïdal de l'axe du pignon lanceur.
Lorsque l'induit tourne et que le pignon offre
une résistance, l'écrou de pression ………………………..
…………………………..……….. et augmente la pression entre
les disques externes et internes; la force est
entièrement transmise. Si la force transmise est
trop élevée, l'écrou se visse un peu plus et
déforme des rondelles ressort. La déformation des rondelles ……………………………………………………………
………………………… entre les disques, il y a glissement et
limitation de la force transmise.
Lors du démarrage du moteur, le volant moteur
entraîne rapidement le pignon lanceur, ce qui
………………………………………….…
de pression et libère les
disques d'embrayage. L'induit ne subit pas
d'augmentation de fréquence de rotation qui
pourrait le détruire, l'em-brayage multi-disques
agit comme une roue libre.
Disques externes
Disques
internes
Flasque
d'entraînement
Rondelles
ressorts
Induit
Ecrou de
pression
Pas hélicoïdal
Schéma de principe.
14
ÉLECTRICITÉ
Fonctionnement
Premier temps de commande.
L'interrupteur de démarrage est fermé
alimentant ................................................................................................... du
démarreur; l'enroulement de ................................................
(H) du solénoïde est relié en parallèle, le
relais de commande déplace les trois
contacts dans la position N°1.
Le premier contact laisse passer le courant
vers le ..........................................................................................................................
(E) du solénoïde qui va chercher sa masse
à travers .................................................................................
M
H
E
0 1
2
31 30
50
L'attraction du noyau provoque le déplacement de la tige d'engrènement qui fait
avancer ................................................................................ vers la couronne.
+
-
+
-
L'inducteur auxiliaire reçoit du courant du
deuxième contact et va lui aussi chercher
sa masse à travers ..............................................................................; il
favorise l'engrènement du pignon dans la
couronne en provoquant une ...............................................
................................................................................
de l'induit (l'intensité qui
traverse le bobinage E se rajoute à celle de
inducteur pour renforcer la rotation de l'induit).
Deuxième temps de commande.
En avançant avec le noyau, le ...........................................
................................................. soulève le ........................................................... qui
autorise ainsi le déplacement des contacts en ........................................................................
M
H
E
Le troisième pont de contact met en fonction
permettant au
démarreur de fournir son couple maximum.
0 1
.........................................................................................................
L'inducteur auxiliaire est maintenant
branché ...................................................................... par rapport à
l'induit, il évite ............................................................................... du
démarreur tout en renforçant le champ
magnétique lorsque le moteur électrique doit
vaincre un moment résistant important.
L'enroulement .......................................................... (E) est mis
............................................................................, seul le bobinage de
maintien conserve le pignon engrené.
50
2
31 30
15
ÉLECTRICITÉ
16
ÉLECTRICITÉ
Recherche des pannes.
Contrôle sur le véhicule.
- Le voltmètre [V1] mesure ........................................................................................................................................................................................
- Le voltmètre [V2] mesure .......................................................................................... .............................................................................................
- Le voltmètre [V3] mesure ........................................................................................................................................................................................
Interrupteur de démarrage
Borne 50
V3
V2
V1
+
-
Borne 30
Mesure de la tension aux bornes de la batterie.
Lorsque l'interrupteur de démarrage est fermé, la tension ne doit pas être inférieure à ..........................................
(installation 24 volts, au minimum ..................................................).
Si la tension est inférieure vérifier l'état des bornes, recharger ou si nécessaire remplacer la batterie.
Mesure de la chute de tension dans la ligne d'alimentation.
À l'aide de [V1] mesurer la tension aux bornes de la batterie lorsque l'interrupteur de démarrage est
fermé, puis la tension [V2] entre la borne 30 et la masse du démarreur.
La différence entre les valeurs ne doit pas être supérieure à .................................................. de la tension aux bornes de
la batterie. Si la chute de tension est trop importante, contrôler l'état des bornes de la batterie et le
câble d'alimentation du démarreur; vérifier aussi la masse du démarreur.
Mesure de la tension entre la borne 50 et la masse du démarreur.
Interrupteur de démarrage fermé, le voltmètre [V3] doit indiquer une tension pratiquement identique à
celle de la batterie.
Si le voltmètre indique une tension trop faible ou pas de tension, vérifier:
- Le fusible d'alimentation de l'interrupteur d'allumage - démarrage.
- La tension à la borne 50 de l'interrupteur d'allumage - démarrage, tension trop
faible ou nulle nécessite le remplacement de l'interrupteur.
- Le câble reliant l'interrupteur au démarreur.
Si tous les contrôles effectués sont corrects, la dépose du démarreur est nécessaire.
17
ÉLECTRICITÉ
Contrôle lorsque le démarreur est déposé.
Avant d'entreprendre le démontage du démarreur il est avantageux de connaître l'origine du défaut.
Vérification du relais.
1. Essai du bobinage d'attraction
Borne C
Débrancher de la borne [C] le fil qui alimente les
inducteurs.
Relier avec un fil le + de la batterie à la borne
............................... du relais, un fil de masse à la carcasse
du démarreur et l'autre à la borne [.........................].
+
Borne 50
Le pignon doit être poussé vers l'extérieur. S’il ne
se déplace pas, l'enroulement d'attraction est
défectueux, le noyau du relais ou le pignon peut
aussi être grippé.
Borne 50
2. Essai du bobinage de maintien.
Essai N°1 correcte, débrancher le fil de …………………………
..................................................... Le pignon doit rester à l'extérieur.
Si le pignon revient en position de repos, l'enroulement de maintien est défectueux ou le relais a
une mauvaise masse sur le démarreur.
Borne C
+
-
Essai de fonctionnement à vide.
Cet essai permet d'avoir une idée assez précise sur le bon fonctionnement du démarreur même en
ne disposant pas d'un banc d'essai. Il est toutefois important de posséder un ampèremètre
permettant de mesurer une intensité importante (au minimum 100 [A]) et des câbles de raccordement
de section suffisante (genre câbles de pontage).
- Fixer le démarreur à l'étau sans trop le serrer.
- Brancher l'ampèremètre en série entre la borne + et la borne 30 du démarreur,
relier le câble de masse. Alimenter la borne 50.
- Le démarreur doit tourner régulièrement et le pignon lanceur doit être repoussé vers l'extérieur.
- Vérifier l'intensité mesurée par l'ampèremètre, environ 50 [A] à 11 [V] (selon le type de démarreur).
- Débrancher la borne 50, le pignon doit revenir en position repos et l'induit doit s'arrêter
immédiatement (frein d'induit en bon état).
18
ÉLECTRICITÉ
Questionnaire de révision.
1.
Quels efforts le démarreur doit-il vaincre ?
Compression, frottement et inertie des pièces mobiles.
2.
Quels sont les facteurs qui influencent les efforts à vaincre au démarrage ?
Température du moteur, nombre de cylindres, rapport volumétrique (type
moteur), cylindrée du moteur.
3.
Le démarreur doit entraîner le moteur diesel à un régime plus élevé que le moteur à essence.
Pour quelles raisons ?
Pour atteindre une température de l’air suffisante pour permettre l’autoinflammation du mélange
4.
Sur quel principe repose le fonctionnement du moteur électrique ?
Interaction entre un champ magnétique fixe (inducteur) et un champ
magnétique variable (induit).
5.
À quel moment l'intensité absorbée par le démarreur est-elle maximum ?
Au moment où le pignon est arrêté dans la couronne de démarrage
Pourquoi ?
Il n’y a pas encore de FCEM, l’intensité est limitée uniquement par la très
faible résistance des bobinages
6.
Quelle sorte de moteur électrique utilise-t-on pour les démarreurs ?
O Moteur à courant alternatif.
O Moteur à courant continu triphasé.
7.
O Moteur à courant triphasé.
O Moteur à courant continu.
Quels sont les rôles du relais d'un démarreur à commande positive pendant le démarrage ?
Avancer le pignon dans la couronne
Fermer le pont de contact
8.
Beaucoup de démarreurs sont équipés d'un frein d'induit, quelle est sa fonction ?
Arrêter plus rapidement l’induit pour permettre un autre essai de
démarrage immédiatement
9.
Pour quelle raison le bobinage d'attraction du relais est-il mis hors service au moment où le
démarreur tourne ?
Permet d’utiliser les 40A qu’il consommait dans le moteur électrique
19
ÉLECTRICITÉ
10. Comment obtient-on la mise hors service du bobinage d'attraction ?
Les deux extrémités de l’enroulement sont reliées au positif, pas de
différence de potentiel donc il est hors service
11. Le pignon lanceur des démarreurs à commande positive est accouplé à une roue libre. Quelle
est la fonction de cette roue libre ?
Permettre d’entraîner le moteur thermique pendant la phase de démarrage
et éviter que le moteur thermique entraîne l’induit du démarreur après le
démarrage
12. Quel est l’élément qui remplace la roue libre sur les démarreurs à pignon coulissant ?
L’embrayage multidisque
13. Expliquez l'engrènement d'un démarreur à pignon coulissant ?
Le noyau du relais d’attraction pousse la tige d’engrènement qui déplace
le pignon dans la couronne
14. Comment est enclenché le passage du courant principal vers les inducteurs dans un démarreur
à pignon coulissant ?
En avançant, la tige d’engrènement fixée sur le noyau soulève le cliquet
de blocage qui autorise ainsi la fermeture du pont de contact
15. Quelles sont les fonctions de l'embrayage multidisques dans les démarreurs à pignon
coulissant ?
Limiter le couple maxi fourni par le démarreur
Evite que le moteur entraîne l’induit après le démarrage
16. En cas de panne de démarrage, comment peut-on déterminer si le défaut provient de la
batterie, du circuit de démarrage ou du démarreur ?
En mesurant la tension à la batterie à vide et sous charge,
en mesurant la tension (sous charge) entre la borne 30 et la masse du
démarreur et la tension entre la borne 50 et la masse du démarreur
17. Comment contrôlez-vous l'état de fonctionnement d'un démarreur déposé ?
Positif sur les bornes 30 et 50 et la carcasse du démarreur à la masse
Le pignon doit sortir et tourner rapidement
20
ÉLECTRICITÉ
Installation de démarrage et de charge d'un véhicule.
L'installation se compose d'une batterie, d'un interrupteur d'allumage-démarrage, d'un démarreur à
commande positive, d'un alternateur avec régulateur incorporé et de 2 moyens de contrôler la charge
de l'alternateur: la lampe témoin et un ampèremètre.
- Complétez le schéma en variant l'épaisseur des traits en fonction de la section des câbles. - - L'ampèremètre est à zéro central, il doit indiquer le courant de charge et le courant consommé par
les consommateurs (sauf le démarreur).
0
1
2
(0,1)
A
50
D+
B+
30
16
G
3 ~
D-
21
ÉLECTRICITÉ
Schéma électrique d'un démarreur à commande positive.
- Compléter le schéma interne du démarreur et relier les éléments. Varier la section des traits en
fonction de l'intensité qui traverse les conducteurs.
- Rajouter les numéros des bornes de connexions.
1
2
4
3
5
6
0
1
2
(0,1)
Indiquer le nom des éléments du démarreur.
1 ............................................................................................................................
2 ............................................................................................................................
3 ............................................................................................................................
4 ............................................................................................................................
5 ............................................................................................................................
6 ............................................................................................................................
22
ÉLECTRICITÉ
Schéma de démarreur à commande positive avec résistance additionnelle pour l'allumage
- Complétez le schéma, la résistance de 0,5 Ω doit être court-circuitée lors du démarrage.
0,8 Ω
0,5 Ω
0
1
2
(0,1)
15
50
4
1
30
16
- Quelle est la particularité de ce démarreur ?
- Quelle est la fonction des résistances additionnelles pour l'allumage ?
23
ÉLECTRICITÉ
Schéma de démarreur à pignon coulissant 24 [V].
- Compléter le branchement interne du démarreur, relier les batteries en respectant la tension du
démarreur et relier le schéma. Respecter la section des conducteurs en variant l'épaisseur des
traits.
0
1
12 V
2
(0,1)
12 V
50
30
31
1
2
3
H
5
E
4
6
7
Compléter la légende :
1 ............................................................................................................................
2 ............................................................................................................................
3 ............................................................................................................................
4 ............................................................................................................................
5 ............................................................................................................................
6 ............................................................................................................................
7 ............................................................................................................................
24
ÉLECTRICITÉ
- Quel est le nom de l'enroulement [E] ?
- Quel est le nom de l'enroulement [H] ?
- Quels enroulements sont branchés dans le premier temps de commande ?
- Quels enroulements sont branchés dans le second temps de commande ?
- Comment est relié l'enroulement auxiliaire par rapport à l'induit :
avant l'engagement du pignon ?
après l'engagement du pignon ?
25
ÉLECTRICITÉ
Les alternateurs
A. ................................................................................................................ ......................................................................................................................................................................................................................
B.
................................................................................................................ .......................................................................................................................................... ...........................................................................
.............................................................................................................................................
.
C. ............................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................................................... .
D. ................................................................................................................ .....................................................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................
.
E. ................................................................................................................ .....................................................................................................................................................................................................................
F. ................................................................................................................ ......................................................................................................................................................................................................................
G. ......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
26
ÉLECTRICITÉ
Les circuits de l’alternateur
Description de l’alternateur :
Le circuit de pré excitation :
Le circuit d’excitation :
Le circuit de charge :
27
ÉLECTRICITÉ
Le courant alternatif monophasé
U+
[V]
0
t [ms]
U[V]
......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
28
ÉLECTRICITÉ
Le courant alternatif triphasé
Angle du
rotor = 0°
Angle du
rotor = 60°
Angle du
rotor = 150°
Angle du
rotor = 300°
29
ÉLECTRICITÉ
Branchement des bobinages du stator
Montage triphasé étoile
Montage triphasé triangle
En terme de puissance disponible, les deux couplages sont identiques. Par contre, la tension et l’intensité se
différencient selon les formules suivantes (Fortec p.
)…
Exemple : Sur un alternateur on a mesuré une tension de phase de 8,1 V et une intensité de phase de 60 A.
Calculez pour chaque couplage la tension de charge, l’intensité et la puissance fournie.
COUPLAGE ÉTOILE
COUPLAGE TRIANGLE
30
ÉLECTRICITÉ
Refroidissement des alternateurs
Au point de vue circulation et production de courant, un alternateur peut
C’est
qui détermine le sens de rotation de l’alternateur. L’air
frais doit pénétrer par
afin de refroidir les composants électroniques
et sort par le flasque avant.
Parfois dans les voitures sportives ou les moteurs diesel, les constructeurs sont obligés de prendre
l’air frais par une tubulure spéciale.
Inscriptions des alternateurs
Les inscriptions sur les alternateurs Bosch : le dernier chiffre de la plaquette du type d’alternateur
indique le régime (x100) d’obtention des ⅔ de l’intensité de courant maximum que peut fournir
l’alternateur.
Exemples: 28 V 60 A 12
28 V =
60 A =
12
=
14 V 45 A 20
14 V =
45 A =
20
=
Autre dénomination : 14 V 45/80 A
14 V = Tension nominale
45
=
80 A =
31
ÉLECTRICITÉ
LA RÉGULATION DES ALTERNATEURS
Principe de régulation
La tension induite dans un alternateur dépend de
et du
On peut garder une tension constante en faisant varier le courant d’excitation grâce à un contact
vibrant ou grâce à un transistor qui, en s’ouvrant, coupe le passage du courant vers le circuit
d’excitation du rotor du régulateur.
Les régulateurs mécaniques permettent d’obtenir un cycle de régulation allant jusqu’à
.
Pour les régulateurs électroniques le cycle de régulation peut atteindre
.
…………………………..…
…………………………..…
Les régulateurs de dynamo remplissaient trois fonctions :
-
Les alternateurs ont conservé une seule fonction, celle de la régulation de tension.
La fonction du conjoncteur-disjoncteur est remplacée par
………………………..…………………………..…
qui ne laissent passer

le courant que dans le sens
Un limiteur d’intensité n’est pas nécessaire car l’intensité maximale fournie par l’alternateur ce limite
automatiquement.
Réglage de l’intensité automatique (Rappel).
Le régulateur maintient une tension constante, l’intensité varie selon la loi de l’intensité automatique
de charge.
I automatique de charge =
Exemple 1 : Batterie déchargée ou consommateur enclenché.
U batterie = 22 V
U alternateur = 27 V
I automatique de charge =
R interne de la batterie = 0,1 Ω
=
Exemple 2 : Batterie chargée.
U batterie = 26,6 V
U alternateur = 27 V
I automatique de charge =
R interne de la batterie = 0,1 Ω
=
32
ÉLECTRICITÉ
Les régulateurs mécaniques
Lorsque la tension de charge atteint sa valeur maximale, le champ magnétique créé dans le
bobinage atteint une valeur suffisante pour tirer le contact du régulateur vers le bas. Le courant ne
et
, l’alimentation du rotor est coupée.
peut plus circuler entre les bornes
……………..
………..……
CTN
La température du bobinage de tension subit de grandes variations qui modifient les caractéristiques
de régulation.
, la
Lorsque la température du bobinage augmente, la résistance du bobinage
. Ces deux phénomènes font que la force
perméabilité magnétique du noyau
.
d’attraction du contact diminue et que la tension de réglage de l’alternateur
………………………………..…….………………….
……………………………..…….………………….
……………………………..…….………………….
Afin de diminuer cet inconvénient, les constructeurs branches en série une résistance
Qui compensent l’augmentation de la résistance.
……………………………..…….…
Cette CTN est étudiée pour qu’elle tienne compte des modifications climatiques
, température extérieure basse =
(température extérieure élevée =
Les éléments inductifs et capacitifs forment un système de déparasitage du régulateur.
……………………………..…….…….……………….
)
……………………………..…….…………
Les régulateurs électroniques
Z =10 V
40Ω
3,4 V
Z =10 V
100Ω
8,6 V
12 V
40Ω
4V
100Ω
10 V
14 V
Les régulateurs électroniques sont basés sur le principe de la diode Zener branchée en sens
inverse,
.
……………………………..…….…………………………………………………………………………………………………………………….
33
ÉLECTRICITÉ
Excitation maximale
R2
Le diviseur de tension R1 et R2 fournit une tension
partielle inférieure à la tension Zener ; la diode Z
empêche le courant de passer vers la basse du
transistor, T1
R1
UZ = ?
R3
Il s’établit un petit courant entre la base et l’émetteur
du transistor T2 qui devient
et qui permet au courant d’excitation de circuler dans
le rotor.
D+
DF
D-
Excitation nulle
Dès que la tension de régulation est atteinte, la
tension partielle au diviseur de tension s’élève à la
tension Zener.
R2
UZ = ?
La diode Z devient conductrice et permet au courant
de circuler entre la base et l’émetteur du
transistor, T1 devient
La base de T2 est reliée à
Le transistor T2 se
plus d’excitation.
R1
R3
, il n’y a donc
D+
D-
DF
La tension de l’alternateur
Exercice : Inscrivez les tensions d’exemple sur les schémas ci-dessus en sachant que
R1 = R2 et UZ =6,5 V.
34
ÉLECTRICITÉ
Contrôle des régulateurs électroniques
Pour contrôler les régulateurs électroniques, il faut ...…….……………………………………………………………………………………………………………………..…
, ainsi …………………………..……………………………….……………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………….
Régulateurs incorporés (………………………………………….…………..…….…………………………………………………………)
le + de la tension réglable sur le D+
le - de la tension réglable sur le DLa lampe témoin branchée entre le D + et le DF (entre les charbons)
de ………………………………….…..… .
…………………………..…….………………....…
à partir
G
0-30 V
R
2
UZ
R
Régulateurs extérieures (…………………………..…….…………………………………………………………)
le + de la tension réglable sur le D+
le - de la tension réglable sur le DLa lampe témoin branchée entre le DF et la masse
…………………………..…….………………....…
à partir de …………………………..… .
Contrôle des alternateurs
Alternateur déposé
Contrôle visuel
Etat des isolations, état des paliers, jeu entre le rotor et le stator.
Contrôle du rotor :
a. résistance du rotor (en 12V de 3 à 5 Ω, en 24V de 5 à 6 Ω)
b. isolation à la masse avec une tension de 80 V.
c. contrôle de l’isolation des spires entre elles (avec le grognard)
e. état mécanique.
35