Capacité de court-circuit d'un alternateur synchrone

[Tipler]

Bonsoir à tous,

à ce jour, un peu perdu avec cette notion de capacité de court-circuit...

Chez un fabriquant français d'alternateur pour groupe électrogène, ceux équipés d'une régulation shunt n'ont pas de capacité de court-circuit contrairement aux excitation AREP ou PMG.
Ces derniers types d'excitation permettent d'obtenir un courant supérieur à 3xIn pendant 10 secondes environ, permettant ainsi de pouvoir démarrer des moteurs électriques avec les inconvénients que l'on connait au démarrage.
Est ce que cela signifie qu'avec une excitation de type SHUNT, je ne peux en aucun cas démarrer un moteur électrique engendrant une surcharge modérée au démarrage mais importante pour l'alternateur?
Les excitation SHUNT accepte environ 180% de forte surcharge, si je suis dans ces 180% en puissance de démarrage de mon moteur électrique, la régulation va t'elle suivre, ou bien la chute de tension sera telle que le régulateur se mettra en sécurité?

Quelle est la chute de tension admissible pour le démarrage de moteur électrique, quelque soit le dispositif de démarrage (direct, étoile-triangle, variateur ...)? sur une note de calcul d'un grand constructeur français (dans l'ouest), j'ai cru lire <30%, or 30% de 400V, cela fait 120V tout de même, soit 280V aux bornes de l'alternateur... Pas sûr que les relais d'automatisme restent excités?

Merci de vos retours.
Cdt, Tipler.

[Candela]

Bonsoir,
Pour vous répondre avec précision, il faudra que je recherche des données chiffrées précises, ce qui prendra un peu de temps.
Un système d'excitation purement shunt a en effet de mauvaises performances en régime de surcharge, et quasiment nulles en régime de court-circuit. c'est la raison pour laquelle il est rarement utilisé en autonome. Ces inconvénients disparaissent en effet lorsque l'alternateur est connecté à un grand réseau.
Unelec utilisait à grande échelle des régulations "RBS", jusqu'à la reprise de l'activité par Leroy-somer. En fait ces régulations comportaient un "correcteur de court-circuit" qui était si je me souviens bien un compoundage qui n'entrait vraiment en action qu'en cas de court-circuit. Il permettait, là encore si j'ai bonne mémoire d'atteindre les 2,5 In, grand maximum. Mais c'est vieux...
A vérifier, les PMG flirtent avec les 4 In, en tout cas bien plus que 3.

Pour le démarrage de moteurs, tout dépend de la tension maxi que peut délivrer le système d'excitation par rapport à la situation "normale" soit la puissance assignée à cos phi 0,8. Ce rapport est classiquement de l'ordre de 1,8 à 2. Tant que l'alternateur peut fournir le réactif appelé par le moteur, la tension ne baisse pas trop. 30% de chute de tension me semble être vraiment une valeur limite, non pour le démarrage du (des) moteurs, mais pour l'acceptabilité par le réseau. Habituellement, on essaie de ne pas dépasser 25% (à moins de faire des essais) pour être tranquille. Pour les moteurs, tout dépend du couple dont ils ont besoin pour démarrer; et étoile triangle démarre -à vide en principe- à -42,5%...

Cordialement

[Tipler]

Bonjour,

Ces inconvénients disparaissent en effet lorsque l'alternateur est connecté à un grand réseau.

Qu'entendez vous par là? une centrale de groupe électrogène par exemple?

25%, ça reste encore énorme, cela équivaut à 100V? je n'ai jamais fait d'essai avec des démarrages moteurs, mais je ne suis pas sur que le circuit ''télécommande'' supporte cette chute de tension, sauf si artifice pou y arriver.

Pour vous répondre avec précision, il faudra que je recherche des données chiffrées précises, ce qui prendra un peu de temps.

Oui, cela m'intéresserais grandement, si vous aviez possibilité de retrouver ces données. je patienterais

Cdt, Tipler

[Candela]

Bonsoir,
J'ai regardé la notice technique avec les courbes des différents systèmes.
Il est clair qu'avec le système shunt si la charge dépasse 180% du nominal, il y a un "décrochage" qui aboutit à ce que l'alternateur ne fournisse plus ni tension, ni courant.
Mais jusqu'à cette valeur, la régulation remplit bien son rôle et fournit une tension correcte jusqu'au bout.
Le calcul indique donc, pour donner un ordre de grandeur, qu'avec un Id/In de 6, il est possible de démarrer un moteur dont l'In est 30% de celui du groupe.
Dans les systèmes PMG et Arep, la tension baisse progressivement au -delà de 250%, valeur pour laquelle on maintient 90% du nominal.
Dans cette zone, la baisse de tension est un facteur favorable pour le moteur puisqu'elle permet de diminuer la puissance active appelée, ce qui permet de limiter la chute de vitesse.Cette action, sur certains régulateurs (le haut de gamme) est accentuée par la fonction Lam . J'ai en tête une pompe de 60kw qui arrivait à démarrer avec un groupe mobile de 250 kVA PRP .
C'est cette différence d'allure de courbe qui fait que le système shunt n'est vraiment adapté ni au court-circuit, ni au démarrage de gros moteurs en direct (ou de plusieurs moteurs de puissance plus faible). En court-circuit, les systèmes AREP/PMG délivrent leur intensité alors que la tension est très faible, alors que le système shunt déclare forfait: il ne peut pas faire déclencher les protections.

J'ai souvent eu à faire des estimations concernant les possibilités de démarrer un moteur ou un groupe de petits moteurs avec un groupe, toujours aidé par les techniciens "usine". je peux dire que si la théorie est précise, avec des formules de calcul etc, la pratique l'est beaucoup moins du fait des interactions multiples entre deux machines (moteur et alternateur) assez difficiles à cerner en régime transitoire où interviennent les inerties mécaniques et les variables électriques. Et l'on manque très souvent d'éléments précis concernant, à titre d'exemple:
-la réaction des turbos sur impact de charge
-la réaction des régulations moteur sur variations rapides
-le des moteurs au démarrage
Toutes choses que l'on peut étudier finement sur de grosses installations avec une "étude de stabilité dynamique*" dont le coût est hors de proportion pour les les petites.
Cordialement

*faisant appel à un simulateur analogique ou numérique

[Candela]

Bonjour,

Ces inconvénients disparaissent en effet lorsque l'alternateur est connecté à un grand réseau.

Qu'entendez vous par là? une centrale de groupe électrogène par exemple?

25%, ça reste encore énorme, cela équivaut à 100V? je n'ai jamais fait d'essai avec des démarrages moteurs, mais je ne suis pas sur que le circuit ''télécommande'' supporte cette chute de tension, sauf si artifice pou y arriver.

Non, grand réseau c'est le réseau de distribution, ou un réseau industriel alimenté par un transfo HTB/HTA fournissant une Icc "largement suffisante". Après, lorsque un alternateur "shunt" est connecté à un réseau autonome, c'est une question de rapport.
Si par exemple on a une turbine de récupération de 160 KVA et une centrale groupe de 2X 2000kVA, ces derniers seront largement suffisants pour fournir une Icc convenable.
Autant que je sache( et la notice citée ne dit pas le contraire), les excitation purement "shunt" sont réservées à de petites machines.

Concernant la chute de tension, les tolérances des bobines de contacteur et des bobines à manque de tension sont à -30%, ce qui me fait penser que cette valeur est vraiment limite. Mais le constructeur cité a probablement de bonnes raisons pour dire cela, la pratique est souvent un peu éloignée de la théorie.
Cordialement