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2 INTRODUCTION À LA MÉCANIQUE ÉLECTRICITÉ DE BASE Une initiative de : Électrici

2 INTRODUCTION À LA MÉCANIQUE ÉLECTRICITÉ DE BASE Une initiative de : Électricité de base Introduction à la mécanique 2 Table des Matières 1. Electricité de base 1 1.1 Introduction 1 1.2 Le circuit de charge 2 1.2.1 La batterie 2 2. Les générateurs 13 2.1 Types de générateurs 13 2.2 Le générateur de courant continu (CC) 13 3. Les alternateurs 15 3.1 La construction d’un alternateur 15 3.2 L’ensemble rotor 16 3.3 Les générateurs 16 3.3.1 Stator en Y 17 3.3.2 Stator en triangle 17 3.3.3 L’ensemble redresseur de courant 17 3.4 Le fonctionnement de l’alternateur 19 3.5 Le contrôle sur la puissance de sortie de l’alternateur 20 3.6 Le régulateur de tension électronique 21 3.7 L’entretien de l’alternateur 21 4. Le démarreur 23 4.1 La construction d’un démarreur 24 4.2 Les types de démarreurs 28 4.2.1 Les démarreurs à entrainement direct 28 4.2.2 Les démarreurs à démultiplication double 28 5. Le contacteur de sécurité de démarrage 29 6. Le circuit d’éclairage 30 7. Les ampoules (lampes) 31 8. Les systèmes de clignotants 31 9. Les disjoncteurs et fusibles 32 10. Fusibles 32 11. Disjoncteur 32 12. Le schéma de câblage électrique 33 13. Le symbole électrique d’un relais 34 14. Les bornes de raccordement 34 Électricité de base Introduction à la mécanique 2 15. Le magnétisme 35 15.1 Les champs magnétiques 35 15.2 La théorie du magnétisme 37 15.3 La fabrication d’un aimant 37 15.4 Le principe d’un démarreur 41 15.5 Les électroaimants 42 15.6 La règle de la main droite appliquée aux bobines 43 15.7 L’induction électromagnétique 45 15.8 L’amplitude de la tension induite 47 15.9 Les méthodes d’induction de la tension 48 15.10 La tension générée 48 15.11 L’auto-induction 49 15.12 Le vérin à solénoïde proportionnel ou linéaire 52 16. Exercice pratique 53 Note : en conformité avec l’objectif de l’Académie d’enseigner à ses stagiaires des bases d’anglais technique, les textes de certaines des illustrations de ce manuel ont volontairement été laissés en anglais. 1 Électricité de base Introduction à la mécanique 2 1. Electricité de base 1.1. Introduction Les systèmes électriques présents sur un véhicule industriel ou un engin sont conçus pour remplir diverses fonctions. Un système électrique automobile comprend quatre circuits électriques. On les appelle : • Circuit de charge • Circuit de démarrage • Circuit d’éclairage • Circuit d’accessoires Les appareils électriques doivent être alimentés en énergie électrique et doivent également recevoir les signaux de commande de façon fiable et sûre, afin d’éviter de dégrader le système électrique et de ne courir aucun danger. Pour atteindre cet objectif, il convient de concevoir soigneusement le plan du circuit, de choisir les composants avec prudence et de placer les équipements de manière fonctionnelle. L’étude minutieuse de ce module vous permettra de comprendre le fonctionnement de ces circuits, mais aussi d’apprendre les ajustements et réparations à effectuer pour maintenir les systèmes électriques en bon état. 1) Batterie 2) Borne de batterie 3) Relais de commande du démarreur 4) Démarreur 5) Courroie de l’alternateur 6) Alternateur 2 Électricité de base Introduction à la mécanique 2 1.2 Le circuit de charge Le circuit de charge remplit plusieurs fonctions : 1) Il recharge la batterie lors du démarrage du moteur, ou après l’utilisation d’accessoires électriques 2) Il alimente tout le véhicule en électricité lorsque le moteur tourne.Il doit changer de puissance de sortie pour convenir à différentes charges électriques. 3) Il fournit une tension de sortie légèrement plus élevée que la tension de la batterie. A) La batterie Produit un courant pour alimenter ou chauffer l’alternateur et contribue à la stabilisation de la puissance de sortie initiale de l’alternateur. B) Un alternateur ou générateur Utilise l’énergie mécanique (moteur) pour produire de l’électricité. C) La courroie de commande d’alternateur Relie la poulie de vilebrequin du moteur à celle de l’alternateur (ou générateur) pour commander à ce dernier. D) Le régulateur de tension Fait office de voltmètre, d’ampèremètre ou de témoin d’alerte pour informer l’opérateur de l’état du système de charge. 1.2.1 La batterie La batterie d’accumulateurs (ou accumulateur) est le cœur du circuit de charge. Il s’agit d’un dispositif électromécanique produisant et accumulant de l’électricité. La batterie d’un véhicule a plusieurs fonctions importantes : 1. Elle doit faire fonctionner le démarreur, le système d’injection électronique et autres dispositifs électriques pour le moteur lorsque celui-ci démarre ; 2. Elle alimente tout le véhicule en électricité lorsque le moteur est éteint ; Elle doit aider le système de charge à produire de l’électricité lorsque la demande en intensité est supérieure à la limite de la puissance de sortie du système de charge ; 3. Elle doit faire office de condensateur (stabilisateur de tension) qui homogénéise la circulation du courant dans le système électrique ; 4. Elle doit accumuler de l’énergie (électricité) et pouvoir la restituer dans le temps. Dans les domaines de l’automobile, de la construction et de la manutention, les équipements sont dotés d’une batterie à pile au plomb-acide. Ce type de batterie produit un courant continu (CC) qui circule dans une seule direction. 3 Électricité de base Introduction à la mécanique 2 Lorsque la batterie se décharge, (lorsque le courant sort de la batterie), elle transforme l’énergie chimique en énergie électrique, relâchant ainsi l’énergie accumulée. Durant la charge (lorsque le courant du système de charge entre dans la batterie), l’énergie électrique est convertie en énergie chimique. La batterie peut accumuler de l’énergie jusqu’à ce que le véhicule en ait besoin. A) La construction d’une batterie Un accumulateur à pile au plomb-acide est conçu pour résister à de fortes vibrations, au temps froid, à la chaleur du moteur, aux produits chimiques corrosifs, à une décharge de courant élevée et à des périodes d’inutilisation prolongées. Pour tester et entretenir une batterie correctement, vous devez en comprendre la construction. La construction d’une batterie cellulaire au plomb-acide basique est la suivante; B) Bornes de batterie C’est ici que l’énergie quitte les piles galvaniques. Elles sont en plomb, qui est un bon conducteur résistant à la corrosion. C) Boîtier de batterie Les six piles galvaniques sont maintenues en position par ce boîtier en plastique composite non réactif. D) Plaques de plomb L’électrode négative réagit avec les ions sulfuriques pour créer des ions hydrogène et une quantité supplément de sulfate de plomb. E) Plaques de dioxyde de plomb I l s’agit de la matière active de la batterie, qui réagit avec l’acide pour produire des ions et du sulfate de plomb. 4 Électricité de base Introduction à la mécanique 2 F) Acide sulfurique Les plaques sont immergées dans de l’acide qui fait office de catalyseur chimique et d’électrolyte pour les ions. Les éléments de batterie sont composés de plaques négatives, de plaques positives, de séparateurs et d’attaches. Ces éléments sont placés dans un compartiment à pile, dans le boîtier de batterie. La plupart des batteries automobiles ont six éléments. Chaque compartiment à pile contient deux types de plaques de plomb chimiquement actives, que l’on appelle plaque positive et plaque négative. Les plaques sont composées d’une grille (en motif à mailles) recouverte de plomb poreux. Elles sont isolées l’une de l’autre par des séparateurs adaptés, et sont immergées dans une solution d’acide sulfurique (électrolyte). Les plaques chargées négativement contiennent du plomb (Pb) spongieux (poreux), qui est de couleur grise. Les plaques chargées positivement contiennent du dioxyde de plomb (PbO2), qui est de couleur chocolat. Ces substances sont ce que l’on appelle les matières actives des plaques. On ajoute généralement du calcium ou de l’antimoine au plomb pour augmenter les performances de la batterie et diminuer le dégagement gazeux (vapeurs d’acide formées durant la réaction chimique). Étant donné que le plomb des plaques est poreux comme une éponge, l’acide de la batterie pénètre facilement dans la matière. Cela améliore la réaction chimique et la production de l’électricité. Les attaches (ou connecteurs) de batterie au plomb longent la partie supérieure du boîtier pour raccorder les plaques. Les bornes de batterie (rondes ou latérales) sont fabriquées de façon à constituer l’extrémité de chaque attache. Pour empêcher les plaques de se toucher, ce qui causerait un court-circuit, on insère entre elles des morceaux de matière isolante (caoutchouc microporeux, fibre de verre ou matière imprégnée de plastiques), que l’on appelle séparateurs. Ces séparateurs sont fins et poreux afin que l’électrolyte puisse circuler facilement entre les plaques. Le côté du séparateur placé contre la plaque positive est rainuré afin que le gaz se formant durant la charge remonte à la surface plus rapidement. Ces rainures permettent également de laisser assez d’espace à toute matière s’écaillant des plaques pour tomber dans la chambre de sédimentation en dessous. Le boîtier de batterie est fait d’ébonite ou de plastique de qualité supérieure. Il doit pouvoir résister à de fortes vibrations, à des changements de température et à l’action corrosive de l’électrolyte. Les diviseurs situés dans le boîtier forment des conteneurs individuels pour chaque élément. Un conteneur et son élément forment une pile. Dans le fond du boîtier, on a façonné des stries (ou nervures) rigides pour soutenir les plaques et faire office de chambre de sédimentation uploads/Industriel/ bm-2-eletricite-de-base-web.pdf