L’alternateur est un équipement de la voiture qui permet de fournir de l’électricité pour tous les besoins de celle-ci notamment la recharge de la batterie. Vous aurez compris qu’il s’agit d’un élément essentiel pour profiter de toutes les fonctionnalités électriques de votre véhicule tel l’allumage des phares, le déverrouillage automatique des entrées du véhicule, le système d’alarme et bien d’autres.
Voulez-vous savoir comment fonctionne cet outil ? Alors parcourez avec nous cet article pour tout savoir sur les composants principaux de l’alternateur ainsi que son principe de fonctionnement.
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Plan de l'article
Électricité produite par l’alternateur dans une voiture
La production d’électricité par un alternateur repose sur un vieux principe de physique. Il s’agit de faire tourner un aimant à proximité d’un fil de cuivre, ce qui aura pour effet de créer un courant induit dans le fil de cuivre. La force magnétique que possède l’aimant va mettre les électrons libres du fil de cuivre en mouvement.
Rappelons à toute fin utile que les électrons libres sont ceux situés sur la couche électronique la plus éloignée du noyau de l’atome. Ce principe ne va pas forcément fonctionner avec tous les métaux car certains n’ont aucuns électrons libres sur leur dernière couche électronique. Plus longtemps l’aimant va tourner autour de la bobine de cuivre, plus il y aura d’électricité qui sera produit.
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Schéma conceptuel simplifié d’un alternateur et principe de fonctionnement
Fonctionnement de l’alternateur d’une voiture
Lorsque le moteur du véhicule est éteint, l’aimant ou encore l’électro-aimant sera immobile et il n’y aura absolument rien qui va se passer. En d’autres termes, aucun courant électrique ne sera produit. Mais lorsque le moteur est en marche, l’aimant va se mettre à tourner et va causer le déplacement des électrons de la dernière couche électronique des atomes de cuivre. Le mouvement de ces électrons est animé par le champ magnétique de l’aimant.
On a lors un circuit fermé par les électrons et c’est ce qui est à l’origine du courant électrique ou de la production d’électricité. Ce principe qui est appliqué dans les voitures l’est également à une plus grande échelle dans les centrales nucléaires, les centrales thermiques ou dans les centrales hydrauliques (pour ces derniers, le courant électrique est généré par des générateurs électriques qui sont en réalité de gros alternateurs).
Typologie des alternateurs et mode de fonctionnement
On rencontre deux types d’alternateurs : les alternateurs triphasés avec aimant permanent et les alternateurs triphasés avec électro-aimant. Toutefois le principe de fonctionnement reste le même pour les deux. Le moteur du véhicule va tourner un électro-aimant à l’intérieur d’une bobine et par conséquent va produire de l’électricité. L’énergie électrique produite va être récupérée et stockée par la batterie sous une forme chimique.
Si pour une raison quelconque, l’alternateur cesse de fonctionner, alors il va cesser de charger la batterie et vous pourrez l’apercevoir par l’allumage du voyant batterie lorsque le moteur est en marche (par exemple en position d’arrêt avec le contact allumé).
Composants d’un alternateur
Le rotor
Rotor comme son nom l’indique vient de rotation, il peut donc être assimilé à un aimant permanent ou électro-aimant. Il tourne lorsque le moteur est en marche et est connecté au vilebrequin grâce à la courroie. Il est par conséquent relié à des roulements qui peuvent s’user rapidement si la courroie est excessivement tendue.
Le charbon
Dans a situation du rotor alimenté par l’électricité c’est-à-dire sans électro-aimant, il est question de pouvoir alimenter le rotor pendant qu’il tourne sur lui-même. Une simple connexion électrique ne ferait pas l’affaire, c’est pourquoi des charbons sont positionnés pour permettre d’établir le contact entre deux éléments mobiles qui sont en rotation. S’il y a usure du charbon, le contact peut alors se rompre et dans ce cas, l’alternateur cessera de fonctionner.
Le stator
Comme son nom l’indique si bien, il s’agit d’une pièce statique. Pour ce qui est d’un alternateur triphasé, on a un stator composé de trois bobines, chacune d’elles devant générer du courant alternatif au passage de l’aimant du rotor.
Le régulateur de tension
Les alternateurs modernes possèdent un électro-aimant au centre, il est alors possible de moduler l’intensité du courant en rendant l’aimant plus ou moins actif. Plus l’aimant est alimenté, plus il devient puissant. En conséquence, il suffit d’assurer la gestion du courant envoyé au stator via un calculateur pour juguler la puissance libérée par les bobines du stator. Après régulation, la tension ne doit pas excéder 14,4 volts.
Le pont à diodes
Son rôle est de redresser le courant, c’est-à-dire transformer le courant alternatif (en provenance de l’alternateur) en un courant continu (dirigé vers la batterie). Le pont est constitué de façon astucieuse de plusieurs diodes (notez que la diode ne se laisse traverser que dans un seul sens, un sens passant et un sens bloquant). En effet, la diode n’accepte qu’un courant qui passe de la borne (+) vers la borne (-) et pas l’inverse. Ainsi en injectant un courant alternatif en entrée, on aura toujours un courant continu en sortie.