Alternateur d’arbre d’hélice à aimant permanent

so51-orion le 12/23/2009

Suite (tardive) de l'article précédent.

Cela n’a pas été sans mal, mais le système est enfin installé. Les premiers essais ont été réalisés au ponton et limités à 1500 t/minute pour ne pas trop forcer sur les amarres. Les vitesses de rotation moteur et alternateur ont été mesurées précisément au tachymètre laser. La pré-tension de la courroie a été initialement réglée à presque rien. Comme c’est une courroie étroite à V prononcé, elle se bloque d’elle-même dans la gorge par sa tension de charge et ne devrai pas patiner. Cela restera à confirmer en charge importante de l’alternateur. alternateur darbre dhelice a aimant permanent

Au ralenti, le moteur a tendance à vibrer sur ses sillent blocks et la poulie bouge un peu. La platine sur laquelle est fixé l’alternateur est tenue par deux pattes en plat d’inox de 5 mm d’épaisseur qui lui donnent une relative souplesse en basculement vers l’avant. Ces vibrations sont ainsi bien compensées, l’alternateur est sa fixation vibrant de conserve. Dés 1000 t/mn moteur, il n’y a plus aucune vibration. Entre la marche avant et la marche arrière, le déplacement du longitudinal de l’arbre d’hélice est insignifiant.
Moteur à 780 t/mn, l’alternateur tourne à 1100 t/mn la tension à vide est de 50 volts. A 1000 t/mn moteur (1440 t/mn alternateur) on a déjà 69 volts à 1500 t/mn moteur soit 2115 t/mn alternateur, on passe les 100 volts. Ces chiffres sont très légèrement meilleurs que ceux donnés par le constructeur dans ses courbes.

Charge de diversion. C’est une partie plus délicate à concevoir que je le pensais et qui m’a pris beaucoup de temps. J’ai d’abord fabriqué un échangeur eau / résistance en bain d’huile qui fonctionnait, mais la température de la résistance en fil cupronickel à la puissance maxi (300 watts) est trop élevée pour l’huile qui est brûlé à son contact : il aurait fallu un fil résistant beaucoup plus long et donc d’un diamètre bien plus grand pour remédier au problème. Un tel échangeur aurait été trop encombrant.

alternateur darbre dhelice a aimant permanent

Je me suis rabattu sur les résistances du commerce qu’on trouve aux Etats Unis : un thermo-plongeur de cumulus en 12 volts.
L’idéal aurait été un thermo-plongeur bi-tensions 12V-220V directement placé dans le chauffe-eau, mais je n’ai trouvé que des 12V-110V.
J’ai donc du faire un autre échangeur adapté.

alternateur darbre dhelice a aimant permanent
alternateur darbre dhelice a aimant permanent

Deux options de montage sont possibles : Prélèvement d’eau de mer et rejet à la mer de l’eau chaude ou montage en série dans le circuit de chauffage du cumulus par le moteur. La principale différence, c’est la pompe de circulation. Dans le cas de l’intégration au circuit moteur, il faut une pompe qui résiste au liquide de refroidissement à 90° . J’ai fini par en trouver une qui convient sur Internet. Pour l’instant, j’utilise un circuit fermé, séparé de celui du moteur, afin de valider l’ensemble avant d’aller plus loin.

A l’usage ...

Apres plus d’un mois d’utilisation sur le trajet Carentan– Les Canaries (en passant par Port Camargue), je peux tirer un premier bilan.
Pour ce qui concerne la puissance électrique fournie, c’est très bon. C’est même malheureusement trop bon dès que la vitesse approche 7 nœuds ! A partir de 4 kts, j’étale la consommation (pilote, frigo, ordinateur, lecteur de cd, etc …) A 5 nœuds, je couvre en plus les feux de navigation. A 6,5 kts , le système fournit environ 18 ampères A partir de 7 nœuds, on dépasse les 20 ampères. Le problème qui se pose est alors la température de l’alternateur qui monte au point de cramer le bobinage du stator après quelques heures à ce régime. La raison est double : d’une part l’alternateur ne tournant pas très vite, il est mal refroidi par son ventilateur et d’autre part, ( et amha surtout), comme sa base est celle d’un alternateur standard de voiture Delco 10-si, le volume disponible et le nombre de spires du stator requis pour faire beaucoup de courant à basse vitesse impose une section de fil du bobinage trop fine. Ceci m’a coûté un stator qui a été rapidement remplacé. Je coupe donc l’alternateur quand j’utilise le moteur ou quand la vitesse est trop forte. Je ferai peut-être un essai avec un stator d’un autre type qui correspondrait à un meilleur compromis. C’est quand même un problème assez gênant et je ne vois pas très bien comment le contourner sans me résoudre à l’achat d’un alternateur régulé au prix délirant. Si quelqu’un a une idée, il est le bien venu.

J'ai bricolé une ventilation forcée avec un extracteur d'air 12 volts qui, malheureusement, consomme un peut trop et fait du bruit. Il faudra que j'améliore. Par contre la température de l'alternateur reste maintenant raisonnable. Sur une traversée de l'atlantique de trois semaine, cette seule source de production d'électricité s'est avérée suffisante malgré des alizés étonnament faibles.


En conclusion, je dirais que celui qui a goûté à l’alternateur d’arbre d’hélice aura du mal à s’en passer. S’il ne rechigne pas à la dépense ou n’est pas trop bricoleur, je lui conseille de choisir un alternateur régulé. Si son hélice (donc la taille de son bateau) n’est pas trop grande et qu’il lui suffit d’une dizaine d’ampères pour couvrir sa consommation en route, le choix d’un alternateur à aimant permanent peut être un bon compromis.

Caractéristique de mon installation :

Alternateur : WinbluePower DC-520
http://www.windbluepower.com/Permanent_Magnet_Alternator_Wind_Blue_High_Wind_p/dc-520.htm

Chargeur : Morningstar Tristar-45

Charge de diversion : Plongeur 12/24/48 volts
http://www.altestore.com/store/Charge-Controllers/Dump-Loads-Dump-Load-Controllers/Diversion-LoadsDump-Loads/Low-Voltage-Water-Heating-Element-2448V/p2327/

Lien vers un fil du forum traitant du sujet (merci Tilikum) : http://www.hisse-et-oh.com/forum/index.php?action=detail&id_message=166103

Les derniers commentaires :

Missing
dolu
un alternateur a aiment permanent produit plus ou moins dès qu'il tourne, il faut bien évacuer les watts, alors pourquoi ne pas utiliser un régulateur rectifieur comme sur les motos ? la moitié de celle ci sont equipées d'alternateur à aimant permanent...
samedi 06 octobre 2012 18:47 *** Message modifié par son auteur ***
Missing
charliebar
DC 540
J'ai réalisé une installation similaire il y a 3 ans pour mon Feeling 920 mais en utilisant le modèle DC-540 chez le même fournisseur d'alternateur PMA. Ce modèle DC-540 sature à environ 12A au lieu de 25A pour le DC-520 donc j'ai moins de problème de surchauffe. J'ai ajouté un ventilateur automobile d'alternateur standard. En contrepartie, le DC-540 fournit moins de courant à 5 nds que le DC-520 mais mon besoin est couvert en route classique sous les alizés et j'ai rarement à dissiper le surplus de courant produit.

NB: Un relais ouvre le circuit de sortie lorsque le moteur diesel tourne. Malgré cela, l'alternateur à aimant permanent chauffe quand il tourne vite en circuit ouvert mais le constructeur m'a confirmé que c'était sans risque.

Yannick
jeudi 11 février 2010 15:02
Missing
so51-orion
De retour sur le forum.
Bonjour à tous,
Merci pour vos contributions. Dans un premier temps, je vais bricoler un système de ventilation forcée et je verrai bien ce que cela donnera.
Navigation oblige, je ne peux monter à bord de H&O que de temps à autre. Je prie ceux qui m'ont posé des questions par message d'excuser la lenteur de mes réponses.
A+

jeudi 14 janvier 2010 16:00
Dscf2168
Peio
Bravo pour ton article très instructif
Pour ce qui est du refroidissement, je pense que tu pourrais enrouler autour de ton alternateur plusieurs tours de ce tuyau d'eau qui s'enroule à plat ("Tricoflat", je crois), le maintenir enroulé de façon à ce qu'il ne puisse pas gonfler complètement sous la pression (pour garder toute la surface d'échange thermique) et faire circuler de l'eau dedans si besoin (avec par exemple ta petite pompe destinée à refroidir la résistance et qui serait commandée, toujours par exemple, par un klixon "normalement off, 80°C" --voir Selectronic ou Conrad-- que tu plaques sur l'alternateur).
lundi 11 janvier 2010 05:05
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ça chauffe !
"A partir de 7 nœuds, on dépasse les 20 ampères. Le problème qui se pose est alors la température de l’alternateur qui monte au point de cramer le bobinage du stator après quelques heures à ce régime"

Dominique, une possibilité serait d'intercaler en série entre la sortie de l'alternateur et le redresseur (ou entre le redresseur et la batterie) un élément résistif fortement non linéaire à coefficient de température positif.

Une résistance CTP pas chère : une ampoule halogène possède à froid une résistance 10 fois plus faible qu'à sa tension nominale. Peut-être pourrais-tu trouver la bonne valeur de puissance-tension d'une telle ampoule qui tiendrait la tension maxi de sortie et limiterait le courant à la bonne valeur ?

Par exemple

- une halogène 230V-1000W fait 50 à 60 Ohms à 230V (chaud) et environ 5 à 6 Ohm à froid.

- une halogène 24V-50W fait en gros 12 Ohms à chaud et 1 Ohm à froid.

L'une ou l'autre pourrait tomber dans la bonne gamme comme limiteur de débit sans pénaliser le courant à bas régime de rotation ;-)

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vendredi 25 décembre 2009 19:27
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