Moteur-générateur - Engine-generator
Un moteur-générateur est la combinaison d'un générateur électrique et d'un moteur ( moteur d' entraînement ) montés ensemble pour former une seule pièce d'équipement. Cette combinaison est aussi appelé un ensemble moteur-générateur ou un groupe électrogène . Dans de nombreux contextes, le moteur est tenu pour acquis et l'unité combinée est simplement appelée générateur . Un moteur-générateur peut être une installation fixe, faire partie d'un véhicule ou être suffisamment petit pour être portable.
Composants
En plus du moteur et du générateur, les générateurs-moteurs comprennent généralement une alimentation en carburant, un régulateur de vitesse constante du moteur (gouverneur) et un régulateur de tension du générateur , des systèmes de refroidissement et d'échappement et un système de lubrification. Les unités de plus de 1 kW environ ont souvent une batterie et un démarreur électrique ; les très grandes unités peuvent démarrer avec de l'air comprimé soit vers un démarreur pneumatique, soit introduit directement dans les cylindres du moteur pour initier la rotation du moteur. Les groupes électrogènes de secours comprennent souvent un système de démarrage automatique et un commutateur de transfert pour déconnecter la charge de la source d'alimentation du service public en cas de panne de courant et la connecter au générateur.
Les types
Les groupes électrogènes sont disponibles dans une large gamme de puissances nominales. Il s'agit notamment de petites unités portatives pouvant fournir plusieurs centaines de watts de puissance, d' unités montées sur chariot à main pouvant fournir plusieurs milliers de watts et d' unités fixes ou montées sur remorque pouvant fournir plus d'un million de watts. Quelle que soit leur taille, les générateurs peuvent fonctionner à l' essence , au diesel , au gaz naturel , au propane , au biodiesel , à l' eau , aux gaz d'égout ou à l' hydrogène . La plupart des petites unités sont construites pour utiliser de l'essence (essence) comme carburant, et les plus grandes ont différents types de carburant, y compris le diesel, le gaz naturel et le propane (liquide ou gaz). Certains moteurs peuvent également fonctionner simultanément au diesel et au gaz (fonctionnement bi-carburant ).
Moteurs
De nombreux moteurs-générateurs utilisent un moteur alternatif , avec les carburants mentionnés ci-dessus. Il peut s'agir d'une machine à vapeur , telle que la plupart des centrales électriques au charbon utilisent des combustibles fossiles . Certains moteurs-générateurs utilisent une turbine comme moteur, comme les turbines à gaz industrielles utilisées dans les centrales électriques de pointe et les microturbines utilisées dans certains bus électriques hybrides .
La tension (volts), la fréquence (Hz) et la puissance (watts) du générateur sont sélectionnées en fonction de la charge qui sera connectée. Les générateurs-moteurs portables peuvent nécessiter un conditionneur d'alimentation externe pour faire fonctionner en toute sécurité certains types d'équipements électroniques.
Les groupes électrogènes alimentés au gaz naturel constituent souvent le cœur des installations de cogénération à petite échelle (moins de 1 000 kW) .
Trois phases
Il n'y a que quelques modèles de générateurs triphasés portables disponibles aux États-Unis. La plupart des unités portables disponibles sont des générateurs monophasés et la plupart des générateurs triphasés fabriqués sont de gros générateurs de type industriel. Dans d'autres pays où l'alimentation triphasée est plus courante dans les ménages, des générateurs portables sont disponibles à partir de quelques kW et plus.
Générateur d'onduleur
Les petits générateurs portables peuvent utiliser un onduleur . Les modèles à onduleur peuvent fonctionner à des régimes plus lents pour générer la puissance nécessaire, réduisant ainsi le bruit du moteur et le rendant plus économe en carburant. Les générateurs à onduleur sont les meilleurs pour alimenter les appareils électroniques sensibles tels que les ordinateurs et les lampes qui utilisent un ballast, car ils ont une faible distorsion harmonique totale .
Groupe électrogène stationnaire de taille moyenne
Le groupe électrogène stationnaire de taille moyenne illustré ici est un ensemble de 100 kVA qui produit 415 V à environ 110 A . Il est propulsé par un moteur Perkins Phaser 1000 Series turbocompressé de 6,7 litres et consomme environ 27 litres de carburant par heure, sur un réservoir de 400 litres. Les moteurs diesel au Royaume-Uni peuvent fonctionner au diesel rouge et tourner à 1 500 ou 3 000 tr/min. Cela produit de l'énergie à 50 Hz, qui est la fréquence utilisée en Europe . Dans les régions où la fréquence est de 60 Hz (États-Unis), les générateurs tournent à 1 800 tr/min ou à un autre diviseur de 3 600. Les groupes électrogènes diesel fonctionnant à leur point de rendement maximal peuvent produire entre 3 et 4 kilowattheures d'énergie électrique pour chaque litre de carburant diesel consommé, avec une efficacité moindre aux charges partielles.
Groupes électrogènes à grande échelle
De nombreux générateurs produisent suffisamment de kilowatts pour alimenter n'importe quoi, d'une entreprise à un hôpital de grande taille. Ces unités sont particulièrement utiles pour fournir des solutions d'alimentation de secours aux entreprises qui ont des coûts économiques importants associés à un arrêt causé par une panne de courant imprévue. Par exemple, un hôpital a constamment besoin d'électricité, car plusieurs appareils médicaux vitaux fonctionnent à l'électricité, comme des ventilateurs.
Une utilisation très courante est une locomotive diesel-électrique ferroviaire , certaines unités ayant plus de 4 000 ch (2 983 kW).
De gros générateurs sont également utilisés à bord des navires qui utilisent un groupe motopropulseur diesel-électrique . Les tensions et les fréquences peuvent varier selon les installations.
Applications
Les groupes électrogènes sont utilisés pour fournir de l'électricité dans les zones où l'électricité des services publics (station centrale) n'est pas disponible, ou où l'électricité n'est nécessaire que temporairement. De petits générateurs sont parfois utilisés pour fournir de l'électricité aux outils électriques sur les chantiers de construction. Les génératrices montées sur remorque fournissent des installations temporaires d'éclairage, de systèmes d'amplification du son, de manèges, etc. Vous pouvez utiliser un tableau de puissance pour calculer la consommation d'énergie estimée pour différents types d'équipement afin de déterminer combien de watts sont nécessaires pour une génératrice portable.
Génératrices montées sur remorque ou génératrices mobiles, les génératrices diesel sont également utilisées en cas d'urgence ou de secours lorsqu'un système redondant est requis ou qu'aucune génératrice n'est sur place. Pour rendre le raccordement plus rapide et plus sûr, un panneau de raccordement est fréquemment installé près de l'appareillage de commutation du bâtiment qui contient des connecteurs tels que des serrures à came. Le panneau de raccordement peut également contenir un indicateur de rotation de phase (pour les systèmes triphasés) et un disjoncteur. Les connecteurs Camlock sont conçus pour des systèmes de 400 ampères à 480 volts et utilisés avec un câble de type W 4/0 connecté au générateur. Les conceptions de panneaux de raccordement sont courantes entre les applications de 200 et 3 000 ampères.
Des générateurs électriques de secours sont installés en permanence et utilisés pour fournir immédiatement de l'électricité aux charges critiques pendant les interruptions temporaires de l'alimentation électrique du service public. Les hôpitaux, les installations de services de communication, les centres de traitement de données, les stations de pompage des eaux usées et de nombreuses autres installations importantes sont équipés de groupes électrogènes de secours. Certains groupes électrogènes de secours peuvent détecter automatiquement la perte d'alimentation du réseau, démarrer le moteur, fonctionner avec du carburant provenant d'une conduite de gaz naturel, détecter quand l'alimentation du réseau est rétablie, puis s'éteindre, sans interaction humaine.
Les générateurs privés sont particulièrement populaires dans les zones où l'alimentation du réseau n'est pas fiable ou disponible. Les générateurs montés sur remorque peuvent être remorqués vers les zones sinistrées où l'alimentation du réseau a été temporairement interrompue.
Sécurité
Chaque année, des générateurs portables mal utilisés entraînent des décès par intoxication au monoxyde de carbone . Un générateur portable de 5,5 kW générera la même quantité de monoxyde de carbone que six voitures, ce qui peut rapidement atteindre des niveaux mortels si le générateur a été placé à l'intérieur. L'utilisation de génératrices portatives dans les garages ou près de fenêtres ouvertes ou de bouches de climatisation peut également entraîner une intoxication au monoxyde de carbone.
De plus, il est important d'empêcher le retour d'alimentation lors de l'utilisation d'un groupe électrogène portable, ce qui peut nuire aux travailleurs des services publics ou aux personnes dans d'autres bâtiments. Avant d'allumer une génératrice diesel ou à essence, les utilisateurs doivent s'assurer que le disjoncteur principal est en position « arrêt », pour s'assurer que le courant électrique ne s'inverse pas.
L' évacuation des gaz de combustion extrêmement chauds des groupes électrogènes peut être effectuée par des cheminées à pression positive fabriquées en usine (certifiées selon la norme de test UL 103) ou par un tuyau en fer noir de l'annexe 40 des services publics. Il est recommandé d'utiliser une isolation pour réduire la température de la peau du tuyau et réduire le gain de chaleur excessif dans la salle mécanique. Il existe également des soupapes de surpression excessives disponibles pour soulager la pression des retours de flamme potentiels et pour maintenir l'intégrité du tuyau d'échappement .