Le maintien d’une tension stable aux bornes et une récupération transitoire rapide lors des impacts de charge constituent des exigences fondamentales pour les groupes électrogènes diesel industriels, tertiaires, marins et les centres de données. Sur les alternateurs sans balais équipés des systèmes d’excitation Leroy Somer, le régulateur automatique de tension (AVR) pilote le courant d’excitation pour maintenir la régulation en régime établi entre ±0,5% et ±1,0%.
Au fil des décennies, les architectures d’excitation sont passées de la topologie auto-excitée Shunt classique aux systèmes brevetés à deux bobinages auxiliaires (AREP) et aux génératrices à aimants permanents (PMG). Lors des opérations de maintenance, de rétrofit ou de dépannage, les techniciens sont fréquemment amenés à remplacer d’anciennes cartes comme la R438 ou la R448 par le modèle universel R450, ou à régler des unités compactes comme la R120.
Ce guide d’ingénierie présente une comparaison technique des topologies de régulateurs Leroy Somer, les tableaux de conversion de bornes, les procédures d’étalonnage des potentiomètres et les contrôles statiques au multimètre selon les données des notices constructeur vérifiées.
1. Tableau comparatif et matrice technique
Le choix du régulateur de remplacement approprié impose de vérifier la topologie d’excitation, la prise de tension de mesure, le courant continu de sortie et la tenue au court-circuit. Le tableau ci-dessous récapitule les caractéristiques des régulateurs AVR R450, AVR R438, AVR R448 et AVR R120 :
| Caractéristique technique | Leroy Somer R120 | Leroy Somer R438 | Leroy Somer R448 | Leroy Somer R450 |
|---|---|---|---|---|
| Topologie d’excitation | SHUNT (Auto-excité) | AREP / PMG | AREP / PMG | AREP / PMG / SHUNT |
| Précision de régulation | ±1,0% | ±0,5% | ±0,5% | ±0,5% |
| Entrée de détection AC | 277V mono / 415V tri (±10%) | 95–140V / 170–260V / 340–528V | 95–140V / 170–260V / 340–528V | 95–140V (110V) / 170–260V (220V) / 340–528V (380V) |
| Alimentation de puissance | 277 VAC rms (±10%), 50/60 Hz | AREP (X1, X2, Z1, Z2) ou PMG | AREP (X1, X2, Z1, Z2) ou PMG | Max 150 V, 50/60 Hz (AREP/PMG/Shunt) |
| Courant continu DC | 4,0 A DC (résistance inducteur ≥15 Ω) | 4,5 A DC (résistance inducteur ≥10 Ω) | 6,0 A DC (résistance inducteur ≥10 Ω) | 6,0 A DC (seuil réglable 1,0–5,5 A) |
| Courant de surcharge 10s | 6,0 A DC | 8,0 A DC | 10,0 A DC | 10,0 A DC (Max 9,5 A, plafond 2,9× seuil) |
| Maintien de court-circuit | Aucun (effondrement de tension) | Maintenu par AREP/PMG | 300% pendant 10 s (chute à ~1 A) | 300% pendant 10 s (coupure à 0,5–0,7 A) |
| Protection surexcitation | Seuil : 60 VDC (10–85 VDC) | Protection électronique interne | Chute à ~1 A après 10 s >10 A | Seuil P3, 110% nominal, délai 90 s |
| Coupure rupture détection | Détection intégrée | Circuit intégré | Circuit intégré | AREP/Shunt : 1 s ; PMG : 10 s (courant <1 A) |
| Marche en parallèle (Droop) | Non standard | Entrée TC optionnelle | Module R724 / R725A + TC | Potentiomètre P4 (0–8% à 400V, TC 1A/5A) |
| Carcasses d’alternateurs | TAL 040, TAL 042, TAL 044 | LSA 42.2, 43.2, 44.2 | LSA 46.2, 47.2, 49.1 | LSA 46.2, 47.2, 49.1, 50.2 |
Pour une vue d’ensemble des correspondances de pièces toutes marques confondues, reportez-vous à notre Guide d’équivalences de pièces de groupes électrogènes.
2. Principes des topologies d’excitation : SHUNT, AREP et PMG
Comprendre le mode d’alimentation de l’AVR est fondamental pour réussir le raccordement et la mise en service.
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| ARCHITECTURE DE L'ALIMENTATION D'EXCITATION LEROY SOMER |
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| 1. SHUNT (R120 / R450 en mode Shunt) |
| Stator principal (Bornes) ---[Puissance & Détection]---> AVR ---> Excitatrice |
| (Simple et économique ; l'excitation s'effondre en cas de court-circuit) |
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| 2. AREP (R438 / R448 / R450 en mode AREP) |
| Bobinages auxiliaires : |
| X1 - X2 (Proportionnel à la tension) -+ |
| Z1 - Z2 (Proportionnel au courant) ---+--> [Alimentation de l'AVR] |
| Stator principal -------------------------> [Mesure 0-110/220/380V] --> AVR |
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| Excitatrice |
| (Maintient 300% de courant de court-circuit pendant 10s sans PMG externe) |
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| 3. PMG (R438 / R448 / R450 en mode PMG) |
| Alternateur PMG sur arbre (Alimentation AC indépendante) -> [Alimentation AVR]|
| Stator principal -----------------------------------------> [Mesure U] -> AVR |
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| Excitatrice |
| (Isolation galvanique totale contre les perturbations et charges non linéaires)|
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1. Excitation SHUNT (Auto-excitée)
Sur les alternateurs équipés du R120 AVR, la puissance de commande et la détection sont prélevées directement sur les bornes du stator principal. Cette solution économique convient aux charges linéaires. En revanche, lors d’un court-circuit franc, la tension chute à zéro, privant le régulateur d’énergie et provoquant la désaimantation de la machine.
2. Excitation AREP (Bobinages auxiliaires)
L’excitation AREP intègre deux bobinages auxiliaires dans le stator principal :
- Bobinage X1 - X2 (Tension) : Fournit une puissance proportionnelle à la tension générée.
- Bobinage Z1 - Z2 (Courant) : Fournit une puissance proportionnelle au courant débité, agissant comme un survolteur interne lors des à-coups de charge ou des courts-circuits.
Grâce à ce principe, les régulateurs R438, R448 et R450 maintiennent 300% du courant nominal pendant 10 secondes, permettant le déclenchement sélectif des protections.
3. Excitation PMG (Génératrice à aimants permanents)
Une génératrice à aimants permanents montée en bout d’arbre fournit une alimentation CA totalement indépendante à l’AVR, éliminant tout risque d’instabilité lié aux harmoniques générés par des variateurs de fréquence (VFD).
3. Raccordement et mise à niveau vers le R450
Le R450 AVR remplace directement les cartes anciennes R448 et R438. Le tableau ci-dessous indique la correspondance des bornes :
| Fonction | Bornes R448 anciennes | Bornes R438 anciennes | Bornes R450 modernes | Remarques de raccordement |
|---|---|---|---|---|
| **Sortie inducteur (+) ** | E+ / F+ | E+ / F+ | E+ | Raccorder au pôle positif de l’inducteur de l’excitatrice |
| **Sortie inducteur (-) ** | E- / F- | E- / F- | E- | Raccorder au pôle négatif de l’inducteur de l’excitatrice |
| Bobinage AREP 1 (Tension) | X1, X2 | X1, X2 | X1, X2 | Alimentation tension auxiliaire (ou phases PMG) |
| Bobinage AREP 2 (Courant) | Z1, Z2 | Z1, Z2 | Z1, Z2 | Alimentation courant de suralimentation |
| Commun de détection | 0 V | 0 V | 0 V | Neutre ou phase de référence |
| Prise détection 110V | 110 V | 110 V | 110 V | Plage de détection : 95–140 VAC |
| Prise détection 220V | 220 V | 220 V | 220 V | Plage de détection : 170–260 VAC |
| Prise détection 380V | 380 V | 380 V | 380 V | Plage de détection : 340–528 VAC |
| TC de statisme parallèle | Module externe | Entrée TC option | S1, S2 | Raccorder secondaire de TC 1A ou 5A (<2,5VA) |
| Potentiomètre distant | ST1 / ST2 | ST1 / ST2 | ST1, ST2 | Retirer le cavalier et câbler potentiomètre 1 kΩ / 1W |
Pour approfondir les principes de câblage et de mesure de tension, consultez notre Guide de câblage et de détection des AVR de génératrices.
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| BORNIER ET DISPOSITION DU R450 |
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| [ 0V ] [ 110V ] [ 220V ] [ 380V ] [ E- ] [ E+ ] [ S1 ] [ S2 ] |
| |------------ DÉTECTION --------| |-- INDUCTEUR | |-- TC STATISME | |
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| [ X1 ] [ Z1 ] [ X2 ] [ Z2 ] [ ST1 ] [ ST2 ] [ F1 / F2 FUSIBLES ] |
| |------- ALIMENTATION -----| |- POT. EXT. -| [ 10A 250V Céramique] |
| |
| +---------------------------------------------------------------------------+ |
| | COMMUTATEUR ROTATIF : Sélection du LAM et du coude U/F (50 Hz / 60 Hz) | |
| | POTENTIOMÈTRES : P1 (VOLT) P2 (STAB) P3 (I_EXC) P4 (DROOP) | |
| | VOYANTS LED : Vert (Fonctionnement normal) Rouge (Surcharge / Coupure) | |
| +---------------------------------------------------------------------------+ |
| |
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4. Procédure d’étalonnage des potentiomètres (R450)
Lors de la mise en service d’un R450 AVR, procédez au réglage méthodique des potentiomètres P1 à P4 dans l’ordre prescrit :
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| SÉQUENCE D'ÉTALONNAGE DES POTENTIOMÈTRES R450 |
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| ÉTAPE 1 : Préréglage initial hors tension |
| - P1 (VOLT Tension) : Tourner à fond dans le sens antihoraire (tension minimale) |
| - P2 (STAB Stabilité) : Position médiane (environ 50%) |
| - P3 (I_EXC Plafond d'excitation) : Tourner à fond dans le sens horaire |
| - P4 (DROOP Statisme) : Tourner à fond dans le sens antihoraire (0% de statisme)|
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| ÉTAPE 2 : Ajustement de la tension nominale (P1) |
| - Démarrer le moteur et stabiliser à vitesse nominale (1500 / 1800 tr/min) |
| - Tourner lentement P1 dans le sens horaire jusqu'à la tension voulue (ex. 400V)|
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| ÉTAPE 3 : Réglage de la stabilité (P2) |
| - Tourner P2 dans le sens antihoraire jusqu'à observer une légère oscillation |
| - Tourner P2 légèrement dans le sens horaire pour retrouver un amortissement net|
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| ÉTAPE 4 : Réglage du seuil de surexcitation (P3) |
| - Appliquer 100% de la charge nominale sur le groupe |
| - Mesurer le courant d'excitation continu aux bornes E+/E- |
| - Régler P3 pour que la LED verte reste allumée en continu à 110% de la charge |
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| ÉTAPE 5 : Réglage du statisme en parallèle (P4 - groupes couplés uniquement) |
| - Raccorder le TC 1A ou 5A en S1/S2, appliquer une charge inductive (cos φ 0.8) |
| - Ajuster P4 pour obtenir 2% à 4% de chute de tension à pleine charge |
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Paramètres de sécurité et temporisations (P3)
- Plage de réglage du courant continu : Ajustable de 1,0 A à 5,5 A DC.
- Temporisation de surexcitation : En cas de dépassement de 110% de la valeur de P3, le compteur accumule 1 impulsion par seconde pendant 90 secondes. Si la surcharge disparaît, le compteur décompte à la même vitesse. Après 90 secondes, le régulateur limite le courant d’excitation.
- Coupure sur court-circuit (10s) : Lors d’un court-circuit franc, l’AVR autorise jusqu’à 2,9 fois le courant de seuil (plafonné à 9,0 A ± 0,5 A, max 9,5 A). Si le défaut persiste plus de 10 secondes, l’AVR réduit le courant d’excitation à 0,5–0,7 A.
- Limitation de tension post-défaut : Sur les alternateurs AREP, la tension est temporairement limitée à 70% de la valeur nominale après l’élimination du court-circuit pour protéger les équipements.
5. Contrôles statiques au multimètre et diagnostic
Avant d’installer une nouvelle carte ou pour tester un module suspect, réalisez des mesures statiques au multimètre en mode diode et ohmmètre, hors tension et tous câbles débranchés.
Contrôle statique du régulateur R120
- F1 vers F2 (Test diode) : Pointe rouge sur
F1, pointe noire surF2. Valeur mesurée : 0,4 kΩ à 0,6 kΩ. En inversant les pointes, l’appareil doit indiquer Circuit Ouvert (Infini). - U vers N1 (Résistance de mesure) : Entre la prise de mesure
Uet le neutreN1, la résistance doit se situer entre 200 kΩ et 260 kΩ. Un circuit ouvert indique une coupure du pont diviseur interne. - N vers F1 (Résistance) : La résistance entre
NetF1doit être très faible ou proche de 0 Ω. - Fusible interne : Vérifiez la continuité du fusible céramique de 4 A / 240 VAC.
Diagnostic statique du régulateur R450
- Contrôle des fusibles de puissance : Vérifiez la continuité des deux fusibles 10 A / 250 V (
F1/X1etF2/Z2). Un fusible grillé signale généralement un court-circuit sur les diodes tournantes ou l’inducteur de l’excitatrice. - Contrôle des semi-conducteurs : Mesurez l’isolement entre les entrées de puissance (
X1/X2/Z1/Z2) et les sorties d’excitation (E+/E-). Une valeur de 0 Ω indique un claquage des thyristors ou transistors de puissance. - Diagnostic par LED :
- LED Verte fixe : Fonctionnement normal, courant d’excitation sous le seuil d’intervention.
- LED Verte clignotante : Décompte du temporisateur de surexcitation (retour à la normale après pic de charge).
- LED Verte éteinte / Rouge allumée : Mode sécurité activé (courant réduit à 0,5–0,7 A suite à un court-circuit de plus de 10s ou une perte de détection prolongée).
6. Qualité et compatibilité POPULACE
POPULACE conçoit et fabrique des régulateurs de tension compatibles pour l’ensemble des alternateurs Leroy Somer, comprenant les modèles AVR R450, AVR R438, AVR R448 et AVR R120.
Chaque unité bénéficie d’une fabrication certifiée ISO9001 :
- 100% de tests dynamiques sur banc : Contrôle rigoureux de la précision de régulation, des temps de réponse, des seuils UFRO et des sécurités de coupure.
- Composants de qualité industrielle : Semi-conducteurs haute température, potentiomètres étanches et résine polyuréthane tropicalisée amortissant les vibrations.
- Garantie usine intégrale de 13 mois : Remplacement ou réparation rapide.
Pour vérifier la compatibilité avec votre groupe électrogène, transmettez la photo de la plaque signalétique à [email protected] ou effectuez une demande directe sur nos fiches produits.
