LE CIRCUIT DE CHARGE

La recharge de la batterie pendant le fonctionnement a été confiée jusque dans les années 70 à la dynamo.

Origine

C'est en perfectionnant la primitive machine tournante de Clarke, dérivée des travaux sur les lois de l'électromagnétisme de l'anglais Faraday, que le belge Zénobe Gramme conçut l'ancêtre de toutes les dynamos modernes. Il présenta sa réalisation à l'exposition universelle de 1873.

C'est par le plus grand des hasards que l'ingénieur français Fontaine découvrit la réversibilité du système, donc le moteur électrique ancêtre de nos démarreurs modernes. C'est encore Zénobe Gramme qui, par la suite, imagina l'alternateur.

Principe de la dynamo élémentaire

La figure 1 montre le principe d'une dynamo élémentaire. Une spire d'un fil conducteur tourne dans le champ d'un aimant. Selon le principe de l'électromagnétisme, un courant électrique apparaît dans ce conducteur. Le courant parcourt la spire en s'inversant de sens à chaque demi-tour.

Mais, chaque extrémité de la spire est reliée à des lamelles collectrices (2), opposées à 180°. La rotation de ces lamelles en même temps que la spire inverse aussi le courant à chaque demi-tour. Ces deux inversions font que les balais (1) recueillent sur les bagues collectrices un courant qui est toujours dans le même sens.

Dans cette dynamo élémentaire, le courant est pulsé. C'est-à-dire qu'il passe par un maximum lorsque la spire est dans la position de la figure 1. Il devient nul lorsque la spire est dans la position de la figure 2.

                 Figure 1                                                                    Figure 2

La dynamo réelle

On atténue ces pulsations en utilisant un grand nombre de spires reliées chacune à des lamelles collectrices toujours à180°. Cet ensemble est appelé l'induit et le collecteur.. Dans la dynamo élémentaire, le champ magnétique est produit par un aimant. Dans la réalité, ces aimants, appelés inducteurs, sont remplacés par des électro-aimants comme le montre la figure 2. On utilise pour alimenter ces électro-aimants une partie du courant collecté par les balais sur les lames du collecteur.

Bien sûr, au démarrage les électro-aimants ne sont pas alimentés. Ils doivent posséder une petite aimantation que l'on appelle aimantation rémanente, permettant au système de s'amorcer.

Adaptation au domaine automobile

En fonctionnement sur une automobile, la dynamo doit fournir la quantité de courant nécessaire en moyenne aux fonctions des appareils électriques.

Dans les périodes de pointe de consommation, la batterie compense les déficits.

Dans les périodes de consommation basse, la dynamo rattrape le retard en chargeant la batterie.

La dynamo à trois balais

Il faut donc régler le courant fourni par la dynamo en fonction de l'utilisation désirée. Ce réglage a d'abord été obtenu en modifiant le schéma de principe 2. Dans ce cas, au lieu d'utiliser la totalité du courant recueilli aux bornes des balais, on alimente les bobinages des inducteurs par un troisième balai.

Ce troisième balai peut être déplacé comme sur la figure 3 pour s'approcher ou s'écarter de la position où l'on récupère le courant le plus fort. De cette façon, on fait varier le courant dans le circuit des inducteurs. On fait donc varier le flux magnétique ce qui permet d'obtenir à la sortie de la dynamo un courant de charge plus ou moins important.

Dans beaucoup de dynamos à trois balais, on trouve un fusible sur l'alimentation du circuit d'excitation. Son utilité est de couper l'excitation si le courant devient trop important, ce qui risquerait de griller les enroulements de la dynamo. Cet accident peut se produire en particulier si le fil de sortie vers la batterie se coupe accidentellement.

                                                                              Figure 3

Dynamo avec régulateur de tension

Cette dynamo à trois balais a été utilisée très longtemps. Mais, avant la Seconde Guerre mondiale apparurent déjà des systèmes dits à régulateur de tension. Le courant d'excitation est alors modulé par un appareil extérieur à la dynamo en fonction des besoins de la batterie à chaque instant.

Le régulateur de tension a été un gros perfectionnement. Il permet d'ajuster le débit de la dynamo non plus sur une consommation moyenne mais sur la consommation instantanée.

NB: Toutes les dynamos doivent être mises hors circuit à l'arrêt sous peine de voir la batterie se décharger à travers les enroulements. C'est le rôle du conjoncteur disjoncteur.