Le dispositif électrique

Organisation du circuit
électrique de votre moteur
circuit électrique

> Généralité
L'électricité joue un très grand rôle dans un bateau. La tendance actuelle impose une amélioration du confort par la multiplicité des accessoires électriques présents sur le bateau. Avec la prolifération des appareils électroniques de navigation et de confort, la consommation électrique augmente. Si, au port, il est le plus souvent possible de se raccorder par une prise sur le secteur, il n'en est pas de même en mer ou au mouillage. Le système électrique du bord doit donc être en mesure d'assurer l'approvisionnement en électricité de tous les équipements.
Les groupes propulseurs sont équipés en standard d'un système électrique unipolaire où le bloc moteur est à la masse. Le montage bipolaire peut être fourni en option. Il est utilisé plus particulièrement dans le montage des moteurs, sur des coques aciers et, plus particulièrement, aluminium. La sécurité commande d'avoir deux parcs de batteries, l'un pour le moteur et l'autre pour les besoins du bord.

Eléments principaux du système électrique de votre moteur
principaux éléments du circuit

Schéma de câblage - Montage unipolaire (bloc moteur à la masse)
Shéma de cablage
Le système électrique se compose :
- d'une réserve électrique constituée d'une ou plusieurs batteries ;
- d'un circuit de charge, comprenant un alternateur et un régulateur qui assure durant le fonctionnement du moteur, la recharge de la batterie et l'alimentation des différents accessoires ;
- d'un système de démarrage permettant la mise en route du groupe propulseur. La législation actuelle impose que la batterie puisse effectuer au minimum six démarrages consécutifs sans recharge.

Schéma de câblage du tableau de bord
shéma du tableau de bord

Schéma de câblage - Montage bipolaire (masse isolée)
shéma de câblage

> Les batteries
La majorité des bateaux sont équipés en standard de batterie au plomb. Le nombre d'élément détermine la tension nominale de la batterie.
On compte trois éléments dans une batterie de 6 volts, et six éléments dans une 12 volts. Chaque élément correspond à un logement et baigne dans une solution, l'électrolyte, constitué d'eau déminéralisée (60 %) et d'acide sulfurique (40 %). La densité de l'électrolyte varie en fonction de l'état de charge de la batterie.
Les bateaux de plaisance sont équipés de batterie de 12 volts. Le montage en série permet une installation en 24 volts sur des unités importantes.

• Caractéristique d'une batterie
Le marquage des caractéristiques des batteries est noté sur la façade de celle-ci.
Exemple : 12 Volts, 80 Ah, 200 A

• La tension nominale
Exprimée en volts elle détermine la tension nominale de la batterie. Dans l'exemple ci dessus : 12 volts

• La capacité
La capacité d'une batterie (Q) s'exprime en ampères-heures (Ah). Cette capacité est donnée en général pour 20 heures. Elle dépend de la quantité de matière active contenue dans celle-ci.
Une batterie de 80 Ah peut fournir 80 ampères en 20 heures ou 4 Ampères par heure pendant 20 heures.
A titre d'exemple, une ampoule de 24 watts branchée sur cette batterie, consommera : P = U x I, soit 24 Watts = 12 volts x I Ampères, soit 24/12 = 2 Ampères.
Cette ampoule déchargera la batterie en : Q = I x t, soit 80 Ah = 2 A x t,
soit 80/2 = 40 heures.
Un démarreur qui consomme 300 Ampères déchargera la batterie en : Q = I x t, soit 80 Ah = 300 A x t, soit 80/300 = 0,26 heure, c'est-à-dire environ 15 minutes,

•  Le courant d'essai à froid
II permet d'apprécier l'aptitude au démarrage à basse température. Dans l'exemple ci dessus : 200A représente l'intensité que peut fournir la batterie à -18° sans que la tension d'un élément tombe en dessous de 1,5 volt après trente secondes d'utilisation.

• Choix de la batterie
Faites en premier lieu le bilan électrique de vos besoins.
Exemple :
- éclairage de bord : 5 Ampoules de 20 Watts pendant 6 heures nécessitent 600 watts.
- Radio, 100 watts en moyenne pendant 6 heures nécessitent 600 Watts.
- Les équipements divers : pompe de cale, eau sous pression etc., 125 watts environ.
Total de la consommation : 1325 watts. Si la tension du circuit électrique est de 12 volts, la consommation approchée sera de 1325/12 = 110 Ah.
Sachant qu'une batterie ne doit pas être déchargée au-delà de 80 % de sa capacité, il est facile de déterminer la capacité de la batterie. Dans l'exemple ci-dessus, la capacité de la batterie ne devra être inférieure à 110 Ah
110/0,8 = 137 Ah.
Par sécurité et confort, afin d'éviter les décharges profondes et un temps de recharge très long, la capacité du groupe de batterie devra être au moins égale au double voire au triple de la capacité journalière.

Remarque
           Cotte capacité peut être divisée en deux batteries.

Entre aussi en considération dans le choix de la batterie réservée au besoin du moteur, la puissance du démarreur. Chaque fabricant indique l'intensité maximale admissible. Vérifier avant de choisir la batterie que l'intensité maximale de démarrage est suffisante pour le moteur.

• Conception
Chaque fabricant développe une ou plusieurs gammes réservées tout spécialement à un usage marin.
On distingue les batteries traditionnelles au plomb et les batteries sans entretien. Ces dernières sont en général 25 à 30 % plus chères.
Pour un bateau, pour des raisons de rendement (faible taux d'auto décharge), de facilité d'entretien et de sécurité, choisissez plutôt, les batteries sans entretien.

• Le montage des batteries
Le montage le plus simple consiste à réserver une batterie pour le moteur et une batterie ou un groupe de batterie pour les besoins du bord. Il est intéressant, de pouvoir recharger les batteries, simultanément ou indépendamment, et utiliser soit l'une ou l'autre, et même coupler les deux pour additionner leur énergie en cas de besoin.
Le remplacement d'une batterie par une autre impose que l'on tienne compte bien-sûr de ses caractéristiques, de ses côtes d'encombrement mais aussi de l'emplacement des bornes.
Le câblage est dit en parallèle lorsque tous les pôles positifs et négatifs des différentes batteries sont réunis entre eux. Dans ce type de montage la tension de sortie reste constante et est équivalente à la tension d'une seule batterie. La capacité exploitable est la somme des capacités des différentes batteries.
Le câblage est dit en série lorsque le pôle plus d'une batterie est relié au pôle moins de la suivante. La tension de sortie est égale à l'addition des tensions des batteries. La capacité reste celle d'une seule batterie.
Le remplacement d'une batterie par une autre ne pose pas de problème par
ticulier. En revanche, si l'on veut installer plusieurs batteries ou intervenir sur
le moteur, il convient de respecter ces quelques règles.
N'installez jamais en série, deux batteries de capacité différentes.
N'installez jamais en parallèle deux batteries de tension différentes.
N'intervertissez jamais les bornes positives et négatives lors du montage.
Isolez systématiquement les batteries (coupez les coupe circuit) lors d'une intervention sur le moteur le circuit électrique.
Batterie AC Delco

batterie AC Delco












Montage des batteries

couplage série
Deux batteries de 12 V -100 Ah montées en série,
 voient leurs tensions doubler à capacité égale.


couplage parallèle
Ces mêmes batteries, montées en parallèle,
voient à tension égale, leur capacité doubler.


couplage série et parallèle
La combinaison des groupements en série et parallèle permet une augmentation de la tension et de la capacité.

Câblage avec répartiteur de charge
répartiteur de charge

Câblage avec un deuxième alternateur
deux alternateurs
Comme la charge des batteries demande un temps relativement long,
un alternateur et un groupe de batteries supplémentaires représentent de bons investissements.

Démarreur à excitation
permanente et réducteur
démareur à exitation permanente
> Le système de démarrage
Le démarrage des moteurs diesels est assuré par un démarreur. Pour mettre en marche le groupe propulseur, il est nécessaire de le faire tourner, donc de vaincre les résistances engendrées par la compression et les frottements, On utilise pour cela un moteur électrique auxiliaire de forte puissance engrenant directement sur le volant moteur. L'axe du démarreur est prolongé par un pignon. Le volant moteur est muni d'une couronne.

Remarque
Il est à noter que les résistances sont beaucoup plus importantes à froid qu'à chaud. De même, plus le nombre de cylindre est important et moins le moteur à de mal à démarrer.
• Structure et mode de fonctionnement du démarreur
Le démarreur se compose :
- d'un moteur électrique à courant continu ;
- d'un dispositif de lancement ;
- d'une commande électromagnétique.

• Le moteur électrique
La nécessaire puissance du démarreur implique en premier lieu une alimentation sans faille. Un niveau de charge insuffisant, des mauvais contacts aux bornes de la batterie, des charbons sales ou usés suffisent à nuire au fonctionnement du démarreur.

• Le dispositif de lancement
Le dispositif de lancement permet au pignon de s'engrener sur la couronne du volant moteur, puis de s'en libérer lorsque le moteur tourne. Quel que soit son type : à commande positive ou à pré-engrènement, le lanceur est un élément très sollicité et donc soumis à une usure.
Démarreur à lanceur à inertie
lanceur à inertie
Démarreur à commande positive électromécanique
commande électromagétique

> Le système de charge
L'alternateur d'origine livré avec le groupe propulseur constitue le moyen le plus simple pour produire de l'électricité. De faible puissance, ces alternateurs sont calculés pour subvenir au besoin en énergie d'un équipement minimum.
• Structure et mode de fonctionnement de l'alternateur
L'alternateur est entraîné par le moteur par l'intermédiaire d'une courroie, le plus souvent relié à la poulie du vilebrequin. La rupture de celle-ci entraîne l'arrêt de l'alternateur. Le voyant de charge s'allume alors.
Le fonctionnement de l'alternateur, basé sur le principe de l'induction électromagnétique, est composé d'un rotor, d'un stator, d'une cellule redresseuse et de deux balais d'alimentation. La rotation du rotor alimenté par un courant d'excitation amené au rotor par deux balais glissant sur des pistes, engendre, dans le stator, un courant alternatif. Celui ci est ensuite redressé lorsqu'il traverse la cellule redresseuse.
Vue en éclaté d'un alternateur
éclaté d'un alternateur

Pour doser le débit en fonction des charges demandées par les consommateurs et maintenir constante la tension délivrée, un régulateur, intégré ou séparé de l'alternateur, assure la modification du courant d'excitation du rotor.
Remarque
Le régulateur limite la charge de la batterie à environ 1/10° de sa capacité. Pour recharger une batterie de 100 Ah déchargée à 50 %, il sera nécessaire de faire tourner le moteur au minimum cinq heures pour quelle retrouve sa capacité nominale. S'il existe à bord un groupe de batterie important et une forte consommation électrique, il sera nécessaire de prévoir un ou des moyens supplémentaires efficaces pour recharger ces batteries dans un minimum de temps et un maximum de confort.
Afin de contrôler le bon fonctionnement du circuit de charge, les tableaux de bord des groupes propulseurs sont munis : d'une lampe témoins de charge et quelque fois d'un voltmètre.

 Débit de l'alternateur en fonction du réaime du moteur (pour tension constante)

débit de l' alternateur

Réglage de l'alternateur

alternateur

Le réglage de la tension de la courroie d'entraînement de l'alternateur
s'effectue en faisant pivoter l'alternateur sur ses axes de fixation 1, 2, 3.

 Circuit d'un alternateur triphasé équipé d'un régulateur incorporé

shéma d'alternateur
1  Diodes d'excitation
2  Diodes de puissance
3  Condensateur d'antiparasitage
4  Vers la lampe témoin
5  Régulateur