III.1.2 Fonctionnement en autonome
La configuration du générateur autonome est
celle dans laquelle le générateur alimente seul la charge dont la
puissance apparente est inférieure à celle du
générateur lui-même. C'est le cas par exemple, quand un
groupe perd le synchronisme avec le réseau et n'alimente que la
consommation locale de la cité et du centre urbain de Mwadingusha.
La modélisation de cette configuration se
diffère de celle du générateur en fonctionnement à
vide par l'apparition d'un courant qui circule au stator de l'alternateur pour
alimenter la charge locale. Bref ce là caractérise l'influence de
l'amortissement de la charge qui implique une proportionnalité entre la
puissance nette et la variation de la vitesse angulaire.
D'une manière générale, la puissance
absorbée par la charge augmente avec la fréquence ce qui a un
effet stabilisateur puisque la puissance livrée par un
générateur non régulé augmente avec la vitesse de
rotation proportionnellement. La constance de proportionnalité est
nommée coefficient d'amortissement de la charge qui est le rapport en
per unit de la puissance active sur la fréquence. Ayant un effet
stabilisateur, elle vient s'ajouter à l'effet de l'autoréglage et
renforce celui-ci.
Concordia et Ihara dans leur travail intitulé
« Load representation in power stability studies » ont
montré que pour un générateur de construction normale, les
valeurs typiques d'amortissement de la charge varient entre 0 et 3. Ainsi, pour
ce qui concerne notre travail, nous avons considéré un
coefficient d'amortissement de la charge de 3.
Figure III.3. Diagramme fonctionnel du
générateur en autonome
La fonction de transfert du générateur autonome
ou en fonctionnement autonome est donc :
Le diagramme bloc du système avec ses paramètres
numérique.
Figure III.4. Diagramme fonctionnel du
générateur en autonome avec des valeurs
numériques.
La fonction de transfert de notre site en autonome est
donc :
III.1.3. Fonctionnement en
réseau
Le modèle du générateur en réseau
est dérivé du modèle de générateur à
vide et de l'équivalent du réseau vu à ses bornes. La
majorité des générateurs possèdent des amortisseurs
qui servent à amortir les oscillations de vitesse du rotor lors du
fonctionnement en régime transitoire en réseau. En fonctionnement
normal, le rotor tourne à la vitesse synchrone et aucune induction n'a
lieu dans les amortisseurs. Cependant, lorsque la vitesse de rotation du
générateur est différente de celle du réseau, des
courants sont induits dans le rotor du générateur. Ces
amortisseurs, étant des enroulements en court-circuit au rotor, ils
permettent la dissipation de l'énergie des oscillations. Le couple
tiré de la machine par ces enroulements en court-circuit est
proportionnel à la différence de vitesse entre le rotor et le
champ tournant au stator. L'énergie cinétique emmagasinée
dans les parties tournantes cause le dépassement angulaire suite
à un changement de consigne ou une perturbation. L'oscillation qui en
résulte vise à éliminer l'énergie cinétique
excédentaire emmagasinée dans le rotor pendant la période
transitoire. La dissipation de l'énergie est effectuée par les
courants induits dans les enroulements amortisseurs au rotor de la machine qui
voient une oscillation sous synchronisme du rotor par rapport au stator.
Le modèle du générateur à vide est
augmenté du calcul du décalage interne ou angle interne par
rapport à la référence tournante qui est l'intégral
de la différence de vitesse de rotation. Le gain constant appelé
couple synchronisant multiplie le décalage interne pour donner la
puissance électrique échangée entre la machine et le
réseau.
Le diagramme fonctionnel du générateur en
réseau est présenté à la figure suivante.
 Figure III.5.Diagramme fonctionnel du générateur en
réseau
La fonction de transfert de la vitesse du
générateur en fonction de la position des directrices
est :
 (13)
Où ks est couple synchronisant du
réseau.
ks est le coefficient d'amortissement de
l'alternateur du groupe.
Pour le réseau de la SNEL et pour les alternateurs de
Mwadingusha, on a les caractéristiques suivantes :
N = 375 trs/min et 
kp = 0,44
ks = 0,66
L'expression numérique de la fonction de transfert est
donnée par :
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