COMMENT FONCTIONNE L'ALTERNATEUR D'UNE VOITURE ?

Les équipements électriques d’une voiture tels que l’horloge, la fermeture centralisée, et l’alarme sont
alimentés par la batterie lorsque le moteur est à l’arrêt. Mais lorsque le moteur tourne, l’alternateur
reprend la main.

Fonctionnement et utilité

Vous vous rappelez de la dynamo ? Ce petit dispositif qui, en frottant contre la roue, permettait d’allumer
les lampes de votre vélo ! Pour vous faire une idée, l’alternateur fonctionne selon le même principe : il
transforme l’énergie mécanique engendrée par la rotation du moteur en énergie électrique à l’aide d’une
bobine de cuivre enroulée autour d’un aimant. La rotation de cette bobine est assurée par la courroie
d’accessoires.

Le courant produit est un courant alternatif qui est envoyé dans un redresseur chargé, comme son nom
l’indique, de redresser l’une des alternances et de produire un courant continu. Un redresseur est
généralement fixé sur l’alternateur pour éviter l’utilisation d’un dispositif séparé.

En plus d’alimenter en électricité l’éclairage, le chauffage et la climatisation, son rôle principal est de
recharger la batterie pour permettre à celle-ci d’assurer le prochain démarrage.

Comment entretenir un alternateur ?

Un alternateur ne nécessite aucun entretien particulier, et vous ne pouvez pas prendre de précaution
particulière pour augmenter sa durée de vie. La seule chose que vous pouvez faire est de vé

FONCTIONNEMENT D'UN ALTERNATEUR

Tout le monde le sait ou presque, l'alternateur a comme utilité de fournir de l'électricité pour les besoins de la voiture.
Cependant, comment l'électricité est-elle produite ? Comment un moteur thermique peut générer du courant ?
Il s'agit en fait d'un principe physique vieux comme le monde, ou plutôt vieux comme la physique puisque l'homme a
découvert qu'en faisant tourner un aimant dans une bobine de fil de cuivre cela produisait de l'électricité. Nous avons
beau avoir l'impression de vivre à une époque très technologique mais on a encore rien trouvé de mieux que ce système
bête comme tout ...
Schéma simplifié conceptuel

Moteur éteint, l'aimant ne bouge pas et il ne se passe absolument rien ...

Moteur allumé, l'aimant se met à tourner ce qui déplace les électrons présents sur les atomes de cuivre (les électrons
sont comme une peau qui recouvrent les atomes). C'est le champ magnétique de l'aimant qui les anime. On a alors un
circuit fermé où les électrons tournent en rond, on a alors de l'électricité. Ce principe est le même pour les centrales
nucléaires, les centrales thermiques ou même hydrauliques.

Alternateur Triphasé

Le moteur, lorsqu'il fonctionne grâce avec l'énergie du carburant, fait tourner un (électro)aimant dans une bobine qui
produit alors de l'électricité. La batterie reçoit cette dernière et la stocke tout simplement sous forme chimique. Lorsque
l'alternateur ne fonctionne plus (pour des raisons diverses) il ne recharge plus la batterie, et le seul moyen de s'en
apercevoir est de voir l'allumage du voyant batterie quand le moteur tourne (à l'arrêt avec le contact c'est normal).

Les composants

Rotor

Ce dernier (rotor pour rotation) peut donc être à aimant permanent ou modulable (électro-aimant "dosable" en
envoyant plus ou moins de courant d'excitation, la conception des versions modernes). C'est lui qui tourne et qui est
connecté au vilebrequin via la courroie accessoires. Il est donc relié à des roulements qui peuvent au passage
rapidement s'user si la courroie est trop tendue (avec un bruit à la clé).

Balais / Charbons
Dans le cas de rotor alimenté par électricité (pas d'aimant permanent), il faut pouvoir alimenter le rotor alors qu'il tourne
sur lui-même ... Une connexion électrique simple ne suffit alors pas (le fil va finir par s'enrouler sur lui-même !). De ce fait,
et comme avec le démarreur, il y a des charbons dont le rôle est de permettre un contact entre deux éléments mobiles
en rotation. En s'usant, le contact peut se perdre et l'alternateur ne fonctionne alors plus.

Stator

Le stator, comme son nom l'indique, est statique. Dans le cas d'un alternateur triphasé on aurait un stator composé de
trois bobines. Chacun d'entre elle va générer du courant alternatif au passage de l'aimant du rotor, car ses électrons
seront déplacés grâce à la force magnétique induite par l'aimant.

Régulateur de tension

Comme les alternateurs modernes ont un électro-aimant en leur centre, on peut alors moduler l'intensité du courant en
le rendant plus ou moins actif (plus on l'alimente, plus il devient un aimant puissant). Conséquence, il suffit de gérer le
courant envoyé au stator par un calculateur pour juguler la puissance qui ressort des bobines du stator.
La tension obtenue après régulation ne doit normalement pas dépasser les 14.4V.

Pont de diodes

Il permet de redresser le courant, et donc de transformer le courant alternatif (venant de l'alternateur) en courant
continu (pour la batterie). On utilise ici un montage astucieux de plusieurs diodes en sachant que ces dernières
n'acceptent d'être traversées que dans un seul sens (il y a donc, selon le jargon, un sens passant et un sens bloquant). La
diode accepte uniquement que le courant passe du + vers le -, mais pas l'inverse.

De ce fait, quand on injecte un courant alternatif en entrée, on a toujours un courant continu en sortie.

Voyant batterie = alternateur HS ?

Il indique que l'énergie électrique nécessaire à la voiture est actuellement fournie par la batterie principalement, et non
plus par l'alternateur. On se rend compte généralement du problème lorsqu'il faut redémarrer la voiture, puisque le
démarreur qui est électrique n'a plus rien à se mettre sous la dent pour fonctionner. Pour savoir comment tester un
alternateur en 3 minutes, rendez-vous ici.

Modulation de charge ?

Les alternateurs modernes ont un électro-aimant au cœur de leur installation, à savoir au niveau du rotor qui tourne
(grâce à la courroie). En modulant le jus injecté dans l'électro-aimant on module alors sa force électromagnétique
(aimantation plus ou moins intense), et grâce à cela on peut alors aussi modifier la quantité d'électricité générée par
l'alternateur.

Quand la batterie est froide on lui envoie plus de tension car elle se recharge mieux quand elle est à basse température,
et on fait l'inverse quand elle est chaude.
 Pourquoi améliorer le facteur de puissance

Sommaire
 Diminution de la facture d'électricité
 Optimisation des choix technico-économiques
 Notes

Diminution de la facture d'électricité

L'amélioration du facteur de puissance d'une installation présente de multiples avantages d'ordre
économique et technique et permet de réduire la facture d'électricité.
Une bonne gestion de la consommation d'énergie réactive apporte de réels gains économiques.
Les calculs sont basés sur une structure tarifaire actuellement en vigueur dans le pays, conçue pour
encourager les consommateurs à minimiser leur consommation d'énergie réactive.
Ce principe de tarification est applicable pour les branchements supérieurs à 250 kVA :

 du 1er novembre au 31 mars,

 tous les jours sauf le dimanche,
 de 6 heures à 22 heures.
L'installation de batteries de condensateurs pour améliorer le facteur de puissance de l'installation permet de
réduire la facture d'électricité en maintenant le niveau de la consommation de puissance réactive en dessous
d'une valeur définie contractuellement avec le fournisseur d'énergie. Dans cette tarification particulière,
l'énergie réactive est payée suivant la valeur du critère tan φ.

Comme indiqué précédemment :

tan φ = Qréact / P (Kvar / Kw)

On peut appliquer le même rapport pour l'énergie :

tan φ = Qréact(Kvarh) / Pactive(Kwh)

Le distributeur d'énergie fournit l'énergie réactive gratuitement (ou à un tarif réduit) :

 si l'énergie réactive représente moins de 40% de l'énergie active (tan φ < 0,4) pendant une tranche
maximale de 16 heures par jour (de 06 h 00 à 22 h 00) durant la période tarifaire la plus chargée (souvent
en hiver, période heures pleines d'hiver),
 sans limitation durant les périodes les moins chargées, période heures creuses d'hiver et le reste de
l'année (périodes d'heures pleines d'été ou heures creuses d'été).
Note : Des découpages tarifaires complémentaires, incluant notamment des "heures de pointe", etc.,
peuvent être ajoutées suivant le contrat : l’objectif du fournisseur d’énergie est de toujours facturer les kvarh
fournis au-delà d’une certaine valeur (contractuelle) à un tarif plus élevé (appelé assez couramment
"pénalités").
 Pendant les périodes[1] de limitation ("heures de pointe"), la consommation d’énergie réactive dépassant 40%
de l’énergie active (soit tan φ > 0,4) est facturée mensuellement au tarif courant.
Donc la quantité d’énergie réactive facturée durant cette période est :
kvarh (à facturer) = kWh x (tan φ - 0,4) avec :

 kWh est l'énergie active consommée durant la période de limitation,

 kWh x tan φ est l'énergie réactive totale durant la période de limitation,
 kWh x 0,4 est l'énergie réactive fournie gratuitement pendant une période de limitation.
La tan φ = 0,4 correspond à un facteur de puissance de 0,93.
Si des mesures sont prises pour assurer que durant les périodes de limitation le facteur de puissance ne
descend pas au dessous de 0,93, l'exploitant n'aura rien à payer pour sa consommation d'énergie réactive.
En regard du gain économique dû à la diminution de sa facture, l'exploitant doit inscrire au bilan les coûts :

 d'achat, d'installation et de maintenance :

 des condensateurs de compensation,

 des équipements associés : appareils de commande, équipement de régulation automatique (si
différents niveaux de compensation sont nécessaires).

 des consommations supplémentaires de kWh induites par les pertes diélectriques des capacités, etc.
Le bilan peut faire apparaître qu'il est plus économique de réaliser seulement une compensation partielle du
fait que, dans ce cas, le coût des consommations d'énergie réactive à payer est plus économique que le coût
généré par une compensation à 100%.

Optimisation des choix technico-économiques

L'amélioration du facteur de puissance permet un dimensionnement réduit des transformateurs, des
appareillages, des conducteurs, etc. ainsi qu'une diminution des pertes en ligne et des chutes de
tension dans l'installation.
Un facteur de puissance élevé permet l'optimisation des composants d'une installation. Le
surdimensionnement de certains équipements peut être évité, mais pour obtenir le meilleur résultat, le
raccordement des capacités devra être réalisé au plus près des charges inductives.

Diminution de la section des câbles

La Figure L7 montre l'accroissement de la section des câbles pour un facteur de puissance diminuant de 1 à
0,4 pour la même énergie active fournie.
Fig. L7 – Facteur multiplicateur de la section des câbles en fonction du cos φ

Facteur multiplicateur de la section des conducteurs (câbles) 1 1,25 1,67 2,5

cos φ 1 0,8 0,6 0,4
Diminution des pertes en ligne

Les pertes dans les conducteurs sont proportionnelles au carré du courant transporté et sont mesurées par les
compteurs d'énergie active (kWh) de l'installation. La diminution de 10%, par exemple, du courant dans un
conducteur réduira les pertes de 20%.

Réduction de la chute de tension

L'installation de condensateurs de compensation permet de réduire voire d'éliminer la circulation de courants

réactifs (inductifs) dans les conducteurs en amont, et de ce fait réduit ou élimine les chutes de tension.

Note : Une surcompensation produira une élévation de tension au niveau des capacités.

Augmentation de la puissance disponible

L'augmentation du facteur de puissance d'une charge induit la diminution du courant fourni par le
transformateur d'alimentation et, de ce fait, permet d'alimenter des charges supplémentaires. En pratique, en
cas d'extension d'une installation, il peut être moins onéreux [2] d'augmenter le facteur de puissance que de
remplacer le transformateur existant.
Cette approche est développée dans la partie Compensation aux bornes d'un transformateur.

Moteur asynchrone et synchrone : lequel choisir ?

Le secteur industriel fait la part belle au moteur asynchrone et au moteur synchrone pour les applications
électriques. Si les deux moteurs sont constitués d’une partie fixe appelée stator et d’une partie mobile, le
rotor, les différences entre ces deux types de moteurs ne sont pas toujours évidentes, pour les
professionnels comme pour les amateurs en quête de références de qualité. 

Quels sont leurs atouts respectifs ?

En quoi se différencient-ils ?
Réponses de ce pas !
Zoom sur le moteur synchrone
Les moteurs asynchrones et synchrones se différencient par leur rotor. Celui des moteurs synchrones est
composé d’un aimant ou d’un électroaimant. Ainsi, ce rotor tourne à la vitesse de synchronisme : le moteur
synchrone tourne à la même vitesse que le champ magnétique.

+ Les points positifs ? Grâce à ce dispositif, il n’y a pas de perte de vitesse de rotation, et ces moteurs
affichent un bon rendement. Quelle que soit leur charge, la vitesse du moteur reste fixe, ce qui peut
s’avérer très pratique avec certaines applications.

– Les points négatifs du moteur synchrone ? Le risque de décrochage en cas de dépassement du couple
maximum, et un démarrage direct impossible.

Focus sur le moteur asynchrone

Le rotor du moteur asynchrone est composé d’anneaux : le rotor et le stator sont constitués de bobinages.
Ensemble, ils forment une “cage à écureuil”. Contrairement au rotor du moteur synchrone, celui du moteur
asynchrone tourne moins vite. De cette façon, il n’atteint jamais la vitesse de synchronisme : il subsite
toujours un décalage entre le champ magnétique et la vitesse de rotation de l’arbre.

– Les points négatifs du moteur asynchrone ? Ce processus entraine des glissements et une perte de la
vitesse de rotation.

+ Les points positifs du moteur asynchrone ? Contrairement à son homologue synchrone, il peut être
lancé directement sur le réseau. Par ailleurs, les moteurs asynchrones offrent une grande polyvalence. Ils
sont utiles à de très nombreuses applications.

Moteur synchrone VS Moteur asynchrone : bilan

Si les moteurs synchrones sont très appréciés pour leur rendement, les moteurs asynchrones restent les
moteurs les plus utilisés dans l’industrie. Notamment parce qu’ils sont :
 moins onéreux,
 moins volumineux,
 plus faciles à entretenir et dotés d’une grande résistance,
 compatibles avec une grande majorité de machines industrielles,
 munis d’un variateur de vitesse efficace et globalement plus simple à mettre en place que sur un
moteur synchrone.
 LES DIFFÉRENTS DÉMARRAGES DE VOTRE MOTEUR TRIPHASÉ :
AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS
Pourquoi s’intéresser aux différents procédés de démarrage d’un moteur ? Le but est de
rechercher un démarrage moins brutal (pour protéger le moteur) et de limiter les appels de
courant (pour éviter les chutes de tension).
Voici un rappel des principaux types de démarrage de moteurs triphasés.

Démarrage direct

Méthode de démarrage la plus simple, le démarrage direct permet le démarrage en un seul

temps. Le stator se branche directement sur le réseau.
Le démarrage direct de nombreux avantages : il est être simple à mettre en place, bénéficie d’un
bon couple de démarrage et permet un démarrage rapide du moteur.

Le problème du démarrage direct est qu’il entraîne un appel de courant fort (qui est mauvais pour
les appareils branchés sur la même ligne que le moteur) et un démarrage brutal (qui est néfaste
pour la santé de votre moteur triphasé).

On réserve le démarrage direct aux moteurs de faible puissance et qui ne nécessitent pas une
mise en marche progressive.

Démarrage étoile triangle

Pour diminuer la brutalité au démarrage et réduite le courant d’appel, le moteur démarre avec
une connexion en étoile pour ensuite revenir vers le couplage en triangle. Les enroulements sont
alimentés avec une tension 3 fois plus faible.

Le démarrage étoile triangle provoque un temps de démarrage long et un couple réduit. L’autre

inconvénient est qu’on ne peut éviter une coupure d’alimentation lors du passage étoile-triangle.
Ce type de démarrage est plutôt conseillé pour le démarrage à vide ou pour les machines ayant
un couple résistant au démarrage assez faible.

Démarrage statorique
Un démarrage statorique consiste à mettre des résistances sur les enroulements statoriques
pour obtenir un démarrage en douceur.
Le démarrage statorique ne provoque pas de coupure d’alimentation au démarrage
(contrairement au démarrage triangle étoile). Le démarrage est certes moins brutal avec ce
procédé mais en contrepartie le courant de démarrage est élevé.

Ce type de démarrage n’est plus vraiment utilisé. On lui préfère les démarreurs électroniques
pour une meilleure efficacité.

Démarrage rotorique
Ce procédé de démarrage en plusieurs temps repose sur l’alimentation direct des enroulements
du stator en tension nominale et un couplage des enroulements du rotor en étoile.

C’est le procédé de démarrage ayant un appel de courant très faible. De plus, il permet de choisir
le choix du couple et le temps de démarrage.

Ce type de démarrage ne s’applique que pour les moteurs asynchrones à rotor bobiné. Il

s’agit d’un système de démarrage coûteux, que l’on réserve pour les machines puissances, qui
ont des démarrages difficiles ou qui ont des besoins spécifiques (ex : un démarrage progressif).

Démarrage par autotransformateur

Dans ce cas, on utilise ce qu’on appelle un autotransformateur, qui va permettre d’alimenter le
moteur triphasé par une tension réduite au départ pour l’alimenter dans un second temps en
pleine tension.

L’avantage ? Pas de coupure de courant lors des temps de démarrage et vous avez le choix du
couple de démarrage. Pratique, il reste cependant coûteux.

Démarrage avec un variateur de fréquence

Variateur de fréquence

C’est le cas où vous utilisez un variateur de fréquence pour obtenir un démarrage progressif du

moteur. Il permet un démarrage et un arrêt en douceur de votre moteur. Pas de démarrage
brusque donc avec un tel dispositif. Il protège également votre moteur contre les surchauffes et
les surtensions. Il vous faut cependant investir dans un variateur de fréquence