Charger 2 batteries de 12V 60 Ah à partir d'un Alternateur 500W 24V

[WINDEE]

Bonjour à tous,

Je me pose actuellement quelques questions sur l'électronique de Puissance.  

Actuellement, l'objectif de mon montage est de charger deux batteries de 12V-60 Ah à partir d'un Alternateur 500W 24V.

I. Dans mon premier circuit, voici donc les composants de mon montage dans l'ordre de branchements :
1) Un Alternateur à Aimants Permanents 24V - 500 W produisant en sortie du triphasé équilibré.
2) Un Régulateur adapté pour du 500W 24V. Il est composé, entre autres, d'un pont de Thyristor permettant de redresser et de lisser la courbe de tension.  
3) Un Wattmètre afin d'obtenir une valeur instantanée de la puissance générée par l'alternateur.
4) 2 batteries Victron Energy de type AGM de 12 V 60 Ah chacune. Elles sont branchées en séries afin d'obtenir du 24 V.

Résultats :
Lors de ce montage, le couple résistant du rotor de l'alternateur devient assez élevé (environ 8 N.m), alors qu'il était négligeable sans les branchements électriques (=0,42 N.m).
D'après les informations que j'ai pu collecter, pour réduire le couple résistant du rotor, il faudrait augmenter le courant du circuit et donc insérer une Résistance (ou plutôt un Rhéostat) et augmenter la valeur de sa résistance.  

Pour ce premier montage, mes Questions sont les suivantes :
A) Pouvez-vous me confirmer que le montage décrit est correct et que ses composants sont bien adaptés ?
B) Pourrait-on réduire le couple résistant du rotor autrement qu'avec une Résistance ?  
C) Ne va-t-on perdre une partie de l'énergie produite par l'alternateur en chaleur à cause du Rhéostat ? Existe-t-il un moyen de l'éviter ?
D) Comment pourrait-on insérer ce Rhéostat dans le montage précédent (en série/en parallèle) ?
E)  


II. Dans mon premier circuit, voici donc les composants de mon montage dans l'ordre de branchements :
1) Un Alternateur à Aimants Permanents 24V - 500 W produisant en sortie du triphasé équilibré.
2) Redresseur de type Pont de Diode Triphasé POWERSEM PSD 25MT, de Courant Nominal de 25 A, la tension est alors redressée.
3) Un Condensateur de capacité de 4700microFarad 63 V, branché en parallèle permet un lissage de la courbe de tension.  
Grâce à l'ensemble " Pont de Diode + Condensateur ", la Tension Alternative Triphasée en sortie d'alternateur devient alors une Tension Continue Monophasée.  
4) Un Wattmètre afin d'obtenir une valeur instantanée de la puissance générée par l'alternateur.
5) 2 batteries Victron Energy de type AGM de 12 V 60 Ah chacune. Elles sont branchées en séries afin d'obtenir du 24 V.

Résultats :
Lors de ce montage, j'ai observé que la puissance affichée sur le Wattmètre chutait, en l'espace de 2 minutes, de 20 W à 0,0 W pour un couple et une vitesse de rotation constante. Dès cet instant, malgré une vitesse de rotation constante, la puissance affichée par le Wattmètre reste à 0 W pour ne plus varier. Je ne comprend vraiment pas pourquoi la puissance délivrée par l'alternateur décroit malgré une vitesse de rotation du rotor constante.

Pour ce deuxième montage, mes Questions sont donc les suivantes :
A) Auriez-vous des explications concernant ce phénomène ?
B) Mes composants sont-ils bien dimensionnés ?
C) Serait-il préférable d'utiliser une bobine plutôt qu'un condensateur pour lisser la courbe de tension ?

Merci d'avance pour toutes vos réponses,
Cordialement,
WINDEE

[mbhho]

Bonjour, tu devrais te présenter avec un sujet pareil … ça ressemble à un projet d’école .. Que veux-tu faire avec ton système … Voici qq réponses… A+ MBHHO


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Bonjour à tous,

Je me pose actuellement quelques questions sur l'électronique de Puissance.  

Actuellement, l'objectif de mon montage est de charger deux batteries de 12V-60 Ah à partir d'un Alternateur 500W 24V. => 2 batteries en série = 24V à charger au 2/10 de la capacité soit 12A, ça fait environ 290W … sauf que ton éolienne fait 500W, donc il faut un régulateur de courant. De toute façon, c'est indispensable, vu que le vent peut souffler fort ou pas ..


I. Dans mon premier circuit, voici donc les composants de mon montage dans l'ordre de branchements :
1) Un Alternateur à Aimants Permanents 24V - 500 W produisant en sortie du triphasé équilibré.
2) Un Régulateur adapté pour du 500W 24V. Il est composé, entre autres, d'un pont de Thyristor permettant de redresser et de lisser la courbe de tension.  
3) Un Wattmètre afin d'obtenir une valeur instantanée de la puissance générée par l'alternateur.
4) 2 batteries Victron Energy de type AGM de 12 V 60 Ah chacune. Elles sont branchées en séries afin d'obtenir du 24 V.

Résultats :
Lors de ce montage, le couple résistant du rotor de l'alternateur devient assez élevé (environ 8 N.m), alors qu'il était négligeable sans les branchements électriques (=0,42 N.m). => le couple résistant dépend du courant absorbé … En insérant une résistance on DIMINUE le courant … mais si t’as un régulateur de courant c’est mieux.

D'après les informations que j'ai pu collecter, pour réduire le couple résistant du rotor, il faudrait augmenter le courant du circuit et donc insérer une Résistance (ou plutôt un Rhéostat) et augmenter la valeur de sa résistance.  =>  NON on diminue le couple en diminuant le courant, d'ailleurs à vérifier, une éolienne a une caractéristique, tension, vitesse, courant .. le couple est un résultat de tout ça. IL y a des courbes.

Pour ce premier montage, mes Questions sont les suivantes :
A) Pouvez-vous me confirmer que le montage décrit est correct et que ses composants sont bien adaptés ? => un peu difficile à répondre, pas de schéma, mais je comprends qu’avec du tri tu fais du continu lissé

B) Pourrait-on réduire le couple résistant du rotor autrement qu'avec une Résistance ?   si le couple est trop fort, c’est que le courant est aussi trop fort. Il doit y avoir des systèmes pour éolienne, car si le vent est léger le courant doit être diminué pour respecter la vitesse des pales … et en cas de fort vent, réguler le courant pour éviter la surcharge…

C) Ne va-t-on perdre une partie de l'énergie produite par l'alternateur en chaleur à cause du Rhéostat ? Existe-t-il un moyen de l'éviter ? forcément, mais déjà on peut dire que le courant de charge maxi de 12 A est la moitié de la capa maxi de l’éolienne…

D) Comment pourrait-on insérer ce Rhéostat dans le montage précédent (en série/en parallèle) ? => en série voyons.. mais ce n’est pas le bon système, faut un système électronique automatique


E)  


II. Dans mon premier circuit, voici donc les composants de mon montage dans l'ordre de branchements :
1) Un Alternateur à Aimants Permanents 24V - 500 W produisant en sortie du triphasé équilibré.
2) Redresseur de type Pont de Diode Triphasé POWERSEM PSD 25MT, de Courant Nominal de 25 A, la tension est alors redressée.
3) Un Condensateur de capacité de 4700microFarad 63 V, branché en parallèle permet un lissage de la courbe de tension.  
Grâce à l'ensemble " Pont de Diode + Condensateur ", la Tension Alternative Triphasée en sortie d'alternateur devient alors une Tension Continue Monophasée.   => tension continue monophasé … terme impropre, c’est continu .. pas de phase
4) Un Wattmètre afin d'obtenir une valeur instantanée de la puissance générée par l'alternateur.
5) 2 batteries Victron Energy de type AGM de 12 V 60 Ah chacune. Elles sont branchées en séries afin d'obtenir du 24 V.

Résultats :
Lors de ce montage, j'ai observé que la puissance affichée sur le Wattmètre chutait, en l'espace de 2 minutes, de 20 W à 0,0 W pour un couple et une vitesse de rotation constante. Dès cet instant, malgré une vitesse de rotation constante, la puissance affichée par le Wattmètre reste à 0 W pour ne plus varier. Je ne comprends vraiment pas pourquoi la puissance délivrée par l'alternateur décroit malgré une vitesse de rotation du rotor constante. => pas très clair, tension batterie ? tension à vide de l’éolienne, tension à vide de ton système redesseur, que se passe-il si tu branches sur une ampoule de 24V  … En plus 20W, ça veut dire 1 A, soit quasi rien …


Pour ce deuxième montage, mes Questions sont donc les suivantes :
A) Auriez-vous des explications concernant ce phénomène ?
B) Mes composants sont-ils bien dimensionnés ?
C) Serait-il préférable d'utiliser une bobine plutôt qu'un condensateur pour lisser la courbe de tension ? non un condo c’est bien, mais c’est surtout la batterie qui lisse, sur une voiture il n’y a pas de condo !!! sur ton système le condo sert assez peu …

Fais un bout de schéma avec paint ... ce sera plus facile. Fait des mesures

[WINDEE]

Bonjour mbhho,

Merci beaucoup pour ta réponse.
Et désolé pour la bourde : en effet, lorsqu'on augmente la valeur de la résistance, l'intensité diminue.

Ta réponse m'a beaucoup aidée, et je commence à y voir beaucoup plus claire.
D'après Wiki, il est dit que pour des batteries en Plomb : "on recommande de limiter le courant de charge à par exemple 10 % de la capacité de la batterie", 1/10ème par batterie. C'est donc pour ça que tu m'as dit que les 2 batteries étaient à charger au 2/10 de leur capacité, soit 12A. Je me trompe ?

A la suite de ta réponse, j'ai branché l'alternateur au Régulateur (Pont de Thyristor) puis une Résistance de Débordement de 1,5 Ohm, branché en SÉRIE avant de connecter les 2 batteries de 12V 60 Ah, elles aussi en série.

Image du montage électrique réalisé ci dessous :


Résultat de ce nouveau montage :
Le couple résistant du rotor de l'alternateur DEVIENT FAIBLE !!! C'est vraiment génial ! Merci !
Lorsque j'ai entrainé le rotor d'alternateur à l'aide d'une visseuse, j'ai pu obtenir près de 100W pour une vitesse de rotation du rotor d'environ 120 RPM.

=> Dans ton message, tu as parlé d'un "système électronique automatique ", pensais-tu à un Arduino contrôlé par un ordinateur ?
Celui-ci ferais varier la valeur de la résistance d'un Rhéostat en fonction de la tension délivrée par l'alternateur (et donc de la vitesse de rotation du rotor) afin d'obtenir le meilleur rapport : Couple Résistant / Valeur de la Résistance électrique.

- En vent faible : un faible couple résistant au rotor avec une valeur de résistance électrique élevée pour malgré tout commencer à charger les batteries.
- En vent fort : un couple résistant modéré au rotor avec une valeur de résistance électrique plus faible, pour charger les batteries plus vite.
Est ce que j'ai bien compris le fonctionnement ? Existe-t-il des "système électronique automatique" déjà montés, ou va-t-il falloir que je m'initie à l'Arduino ?

=> Concernant le régulateur de courant :
J'ai acheté le Régulateur sur le site Internet Le Comptoir de l'Eolien, il comporte un pont de thyristor. D'après les vendeurs, il également est muni d'une sécurité contre la surcharge, les courts-circuits et l'inversion des pôles. D'ailleurs sur les docs techniques, le Courant de charge maximum du régulateur est de 20 A, alors que pour mes 2 batteries je devrais avoir un courant de charge max de 12 A. Pourrais-tu me confirmer que malgré cela, mon régulateur reste bien adapté ?

=> En ce qui concerne l'alternateur, il existe bel et bien des courbes de couple, de puissance, de tension en fonction de la vitesse de rotation. Malheureusement, j'ai toutes les peines du monde à récupérer ces données, j'ai acheté l'alternateur sur AliExpress.com à une société chinoise...  

=>Pour le deuxième montage expliqué dans le message précédent avec le pont de diode et le condensateur, je viens tester le pont de diode avec un multimètre : il ne fonctionne pas correctement, je pense qu'une des diodes est endommagée. Je testerais donc ce montage une autre fois.

En tout cas, merci beaucoup.

Cordialement,
WINDEE

[mbhho]

Salut, pas un spécialiste tout de même .. j'utilise juste mes connaissances

.. c'est la notice tech de la batterie qui recommande une charge maxi à 20% de la capacité mais c'est vrai qu'en général il vaut mieux être à 10% de C. Donc 10% de 70 A = 7 A pendant 12h (au lieu de 10h car il y a de la perte), et 14 A au maxi.

Je parle de régulateur électronique, car il doit forcément y en avoir sur les systèmes de production solaire ou éolienne. Mais je ne les connais pas. Il faut éviter la surcharge ... et les surcharges. Sur le site voici ce qui est dit "Régulateurs éoliens :On utilise habituellement des batteries au plomb pour emmagasiner l'énergie éolienne dans les installations éoliennes et photovoltaïques en kit isolé. Il faut cependant protéger les batteries de la surcharge et de décharge profonde, ces paramètres influent significativement sur la durée de vie des batteries. C'est le rôle du régulateur de charge éolien encore appelé contrôleur de charge éolien." donc ça doit prendre en compte tous les paramètres, il doit bien  avoir une notice ... en tout cas le produit semble étudié pour ...

Faut regarder sa notice, mais il doit être prévu pour cet usage. Y a t-il des réglages par exemple courant maxi, courant de maintien à charge max etc ... Ton régulateur est fait pour 20A maxi, donc à 12 A pas de problème. Il faut cependant voir comment régler ce courant, car sur une batterie TRES déchargée, rien ne s'oppose à que ton système envoie jusqu'à 20A, ce qui devrait être mauvais pour la batterie au plomb, mais ce régulateur doit le prendre en compte.

Voila ce que je pouvais encore te dire, sur le sujet.

A te lire, A+ MBHHO

[Jean-Pierre]

Salut,
bien compliqué ton histoire...
Tua un alternateur et 2 batteries donc : tu fais un circuit intermédiaire qui va basculer la charge sur la 1ere batterie durant un temps a définier ( exemple 1 minute) et puis la bascule va se faire ensuite sur la seconde batterie durant le m^me temps
en fait tu charges une batterie, puis l'autre puis le manège recommence
en totalité tes 2 batteries seront chargées par alternance
pas besoin de plus de choses
une platine intermédiaire  ( multivibrateur astable ajustable) un p avec un relais avec contact ouvert/fermé en final )un peu comme un aiguillage de chemin de fer !

[mbhho]

Salut,

JP, l'alternateur est en 24V, les batteries 12V ... la mise en série s'impose donc.

A+ MBHHO

[WINDEE]

Bonjour,

Merci à tous pour vos réponses, elles m'ont vraiment aidé.
C'est vraiment super sympa de votre part.

Mais voilà, en ce moment, je rencontre un nouveau problème :

Mon collègue a apporté un nouvel alternateur de 1KW pour 350 RPM, produisant une tension triphasée équilibrée en sortie.
L'un des grands avantages de cet alternateur, c'est que nous avons enfin des documents techniques à étudier. Malheureusement, encore faut-il les comprendre...

En insérant l'alternateur 1KW dans le montage précédent, lorsque l'alternateur  tournait à 100 RPM, nous avons mesuré une tension entre phases de 7 V. Une fois, la tension redressée et lissée cela donnait 9,8 V, et donc insuffisant pour commencer à charger une batterie de 12V.
Comme la batterie ne charge pas encore, notre wattmètre indiquait donc 0 W.
J'ignore, si malgré cela, l'alternateur générait une puissance... Qu'en pensez-vous ?

Nous avons refait le test à vide, sans brancher l'alternateur, nous avons retrouvé environ les même valeurs de tension entre phases que précédemment, 7 V.  


En revanche, d'après la documentation technique de cet alternateur (image ci-dessous) : à 100 RPM, l'alternateur devrait produire 115 W avec une tension de 78 V !!!





Je dois forcément mal comprendre à quoi correspond vraiment les 78 V affichés sur le tableau.
Pouvez-vous m'aider à y voir plus clair ?
Merci d'avance.

WINDEE

 

 

[mbhho]

Salut WINDee,

http://greefenergy.en.alibaba.com/product/60495802151-800653813/HOT_300w_500w_1kw_Axial_flux_coreless_disc_permanent_magnetic_generator_for_sale_eolic_generator_vertical.html

et un peu de grain à moudre http://alizes.jimdo.com/fonctionnement/l-alternateur/

C'est un lien qui pointe sur la doc d'un de ces GDG ... mais pas trouvé le tiens ...

Ces alternateurs sans stator (circuit magnétique FER), juste des enroulements (comme le montre les images du lien) , et rotor en aimants permanents sans doute Néodyme (très puissants). Le fait d'avoir un stator sans fer, donne des couples de démarrage TRES faibles, donc idéal pour éolienne à axe VERTICAL !!

Ceci n'explique pas tes mesures ... car les enroulements sont statiques, pas de collecteur etc ...à moins qu'il n'ait été cramé ...

Les courbes sont classiques, tension proportionnelle à la vitesse, et comme la puissance c'est U²/R, du coup la puissance est proportionnelle au carré de la vitesse, ce qu'on voit sur la courbe.

Donc un test à faire : court-circuiter des 3 phases, on relie les 3 fils ensemble, et faire tourner le rotor à la main : il doit y avoir un couple TRES résistant (ça veut dire qu'on peut pas le lancer à la main, ça freine tout de suite). Sans court-circuit, ça doit tourner librement, et si on court-ciruite dans la lancée, ça freine en 1 sec.

Sinon faut faire des tests sur des ampoules de 25W (ou 50 W), l'idéal serait d'avoir des lampes basse tension en 48V.

Deux questions : les tests sont faits avec entrainement par une perceuse ? et la vitesse mesurée comment ?

Bonne suite. A+ MBHHO