Audit technique de procédure de rebobinage des alternateurs

Les alternateurs, machines capables de transformer l’énergie mécanique en énergie électrique, comme toute être vivant, vieillissent avec le temps et alors nécessitent soins et maintenance.

La réparation de ces machines requiert certains nouveaux de connaissances et d’expérience. En effet, il existe des sociétés industrielles ou des bureaux d’étude spécialisées dans ce domaine société SECREN SA (ou Société d’Etude de Construction et de Réparation Navale) en est un exemple.

Comme son nom l’indique, la société est spécialisé dans les réparations et constructions naval, elle possède des ateliers qui ont chacun leur destination spécifique. L’atelier électricité de la SECREN SA assure la mise en état des machines tournantes (à courant continu ou à courant alternatif) et des transformateurs. Pour cela, la société adopte un système de procédures qui lui sont propre. Actuellement, ces procédures se trouvent défaillantes et dépassées. Alors, elle a proposé l’audit technique de leurs procédure de rebobinage des alternateurs pour des critiques constructive aboutissant à la présentions d’autres procédures qui seraient à jour. Le but du présent travail, analyser charge étape de la procédure afin de trouver le « hic », de pouvoir étudie ses inconvénients et de trouver une ou des solutions de remplacement.

GENERALITES SUR LES MACHINES ELECTRIQUES 

Une machine électrique est dispositif de transformation d’énergie d’une forme en une autre, l’une entre elles au moins étant de nature électrique.

Classification et constitution des machines électriques 

Classification
Suivant le genre de transformation opéré, les machines électriques peuvent être classées en trois catégories :
• Les génératrices : ce sont les machines qui transforment l’énergie mécanique en énergie électrique. Les dynamos génèrent un courant continu, les alternateurs un courant alternatifs .

• Les réceptrices : celles-ci réalisent l’opération inverse, c’est-à-dire transformer l’énergie électrique en énergie mécanique. Ce sont alors des moteurs électriques à courant continu ou alternatif  tournants ou linéaires.

• Les transformatrices : qui, tout en conservant à l’énergie la forme électrique, la rendent plus convenable à son transport et son utilisation ; les convertisseurs, tes que les convertisseurs de fréquence et les commutatrices modifient la nature des courant et tensions appliquées en convertissant, par exemple, des gradueurs alternatives en continues, ou vice versa ; les transformateurs statiques ne modifient pas la nature des grandeurs alternatives d’entrée, mais en modifiant les niveaux à puissances pratiquement constante .

Constitution d’une machine électrique
• Du point de vue mécanique
En pratique, le terre machine électrique » est réservé aux dispositifs opérant une conversion d’énergie électromécanique. Ils sont caractérisés par la présence d’un élément mobile, le rotor, tournant généralement à l’intérieure d’un élément fixe coaxiale, le stator, et séparé de ce dernier par un espace d’air, l’entrefer   Par contre le terme « transformateur » désigne un appareil statique effectuant un transfert d’énergie électromagnétique sans travail mécanique.
• Du point de vue électromagnétique.
Une machine électrique comporte toujours un circuit magnétique et souvent deux circuits électriques. Entre le flux (dans le circuit magnétique) et les courants (dans les circuits électriques) s’exerce une action réciproque résultant des principes connus :

– Un courant électrique créateur de force magnétomotrice, engendre un flux (toutes machines),
– Un circuit parcouru par un courant électrique tend à embrasser le maximum de flux (principe des moteurs).
– Un flux variable embrassé par un circuit fermé y crée un courant électrique induit (principe des générateurs, et des transformateurs.

Procédure de rebobinage d’un alternateur 

On peut rencontrer, lors de réfection des enroulements statoriques des machines à courant alternatif (asynchrones ou synchrones) les cas typiques suivants.

Cas 1 : l’enroulement du stator est partiellement ou totalement détruits, mais ses restes sont conservés et permettent de déterminer le schéma de l’enroulement, le nombre de spires, le pas et la dimension de la section du conducteur.

On demande de rétablir la machine avec conservation de toutes ses données : tension ; vitesse de rotation et puissance indiquées sur la plaque signalétique. Dans ce cas, la résolution du problème la plus juste et la plus naturelle sera le rétablissement de l’enroulement avec conservation du nombre de spires, des dimensions des conductrices, et autres données : types, schémas de connexions, etc. A première vue, il semble qu’on ne doit pas du tout parler de calcul dans ce cas. Mais, en réalité, il apparait quelquefois impossible d’insérer dans l’encoche cette quantité de conducteurs avec ces dimensions avant le rembobinage. Ceci peut avoir lieu, soit parce que, lors de la première fabrication, on avait un conducteur avec une isolation plus mince que celui dont on dispose, soit parce que l’isolation d’encoche était plus épaisse que celle qui doit être utilisée. De plus, dans l’usine de production de la machine furent des méthodes et matériels quelconques non disponibles dans les conditions de réparation, par exemple la mise en place des enroulements par machine (automatique). Cette raison peut encore se produire car on ne dispose pas de conducteurs à dimensions voulues. Alors, on est contraint de :
– soit de diminuer le nombre de conducteurs dans l’encoche,
– soit de diminuer les dimensions des conducteurs. Pour que chaque écart des données initiales soit techniquement admis, il doit s’accompagner de calcul pour pouvoir vérifier ses conséquences éventuelles.

Cas 2 : les conditions sont identiques que précédemment, mais on exige de robinet la machine à une autre tension tout en conservant toute autre donnée (vitesse de rotation, puissances, etc.).

Ici, la nécessité de calcul est évidente. Lors du rebobinage des machines plus ou moins puissantes à faible tension et ayant de faibles nombres de conducteurs dans l’encoche, ces nombres s’exposant mal au recalcule à une nouvelle tension, il peut devenir nécessaire de changer le schéma de l’enroulement, ou bien son type même.

Cas 3 : Nous sommes dans les mêmes conditions que pour les cas précédents, mais il faudra rebobiner la machine à une autre vitesse de rotation.

Ce cas exige déjà le recalcule total de la machine ; les anciennes données de l’enroulement n’ont plus de sens. La puissance de la machine ne se conserve pas, et la question sur la tension est du second plan car il est indifférent lors du recalcule, à quelle tension il faudra mener le nouveau calcul. La valeur approximative de la puissance dans la nouvelle vitesse de rotation peut être déterminée dans la base de la comparaison à la puissance lors de l’ancienne vitesse de rotation.

Cas 4 : L’ancien enroulement n’est pas conservé, et ses données sont inconnues ; mais la machine possède une plaque signalétique.

On demande de rétablir l’enroulement de façon que la machine vérifie les données de la plaque signalétique. Si l’on compare au cas précédent, le problème du calcul se complique ici : on demande de trouver ces relations qui ont été posés dans la base du calcul de la machine lors de sa fabrication, ce qui n’est pas toujours possible. C’est pourquoi il faudra, à priori, stipuler la puissance peut se pas être atteinte. Il faudra juger satisfaisante la résolution du problème si la nouvelle puissance atteint 82 et 90% de l’initiale.

Cas 5 : Les conditions sont identiques à celles du cas précédent, mais la plaque signalétique fait défaut : c’est pourquoi les données de la machine sont inconnues. Evidemment, ce cas est le plus compliqué. Le problème de calcul peut alors être posé de deux façons :
a) On demande de calculer la machine à une puissance donnée pour une vitesse de rotation donnée, c’est-à-dire il faudra avant tout déterminer si elle peut être réalisée avec cette puissance ;
b) On exige de déterminer la puissance maximale qui peut être obtenue de la machine pour une vitesse de rotation donnée.

La deuxième mise en situation du problème est sans doute plus compliquée que la première, et il est impossible d’en avoir une résolution précise sans une vérification expérimentale ; au seul moyen d’essai de la machine fabriquée selon le calcul qu’on peut finalement déterminer sa puissance, le calcul ne pouvant donner que sa valeur approximative.

Bien sûr, les divers cas qui peuvent se rencontrer dans la pratique ne se limitent pas à ces cinq suscités, mais il représente les cas les plus caractéristiques.