Le humming-bird

Détails

Mis à jour : 4 novembre 2022

• hydroélectricité
• MAS auto-excitée

Le humming-bird

en Français : "le colibri"

Introduction

C'est un régulateur de charge pour une production hydro-électrique équipée avec une génératrice asynchrone (MAS en abrégé ou "moteur à cage d'écureuil"). Le Humming-Bird a été nommé ainsi par Jan Portegijs, son concepteur qui a diffusé les plants sur internet pour permettre une libre reproduction.

J'ai découvert ce système ainsi que le principe de la production électrique autonome avec un moteur asynchrone, il y a environ 20 ans, sur l'ancien forum "Système D", alors que j'étais intervenant régulier et jeune diplômé en électrotechnique. Zeltron, alias Denis (pensé amicale où que tu sois), prof d'électrotechnique a largement participé à "démystifier" la question, en faisant quelques mesures sur un banc de test.

Le MAS employé en génératrice autonome

Note : physiquement la plupart des moteurs électriques sont aussi des générateurs (ou des génératrices, les machines n'ont pas de sexe 😄), c'est pourquoi le terme technique exact, est de les appeler "machines".
MAS = Moteur ASynchrone ou MAS = Machine ASynchrone

Un MAS est constitué d'un stator comportant des bobinages et d'un rotor en aluminium semblable à une cage d'écureuil et lorsqu'on le fait tourner à vide sans rien d'autre, il ne produit aucune tension électrique. En effet, en théorie, cette cage en aluminium, faite d'un matériaux non magnétique ne serait pas capable d'induire un champ magnétique au stator... C'est ce que l'on apprenait à l'époque dans les écoles françaises... C'est pas tout à fait vrai! 😄 En vérité, apparemment, l'aluminium est très faiblement magnétique, cette cage en aluminium, mue par ce gentil petit écureuil 🐿😄 (ou par autre chose... 😉) va produire une très faible tension électrique due à sa faible aimantation rémanente.

Si l'on accouple un MAS avec des condensateurs convenablement choisis, alors, lorsqu'on le met en rotation à vide, le système va entrer en résonance et la tension délivrée par la MAS va rapidement augmenter, jusqu'à atteindre presque la même tension (sinusoïdale) et presque la même fréquence que celles nécessaires à la faire fonctionner en moteur. Presque, car il existe un glissement (c'est le terme technique) entre la vitesse de rotation mécanique et la vitesse de rotation du champs magnétique. A ce moment là, après cette phase de démarrage à vide, où la génératrice s'est auto-excitée (pourquoi vous rigolez au fond de la classe? je parle d'excitation magnétique), elle peut nous fournir du courant électrique.

Principe de fonctionnement du Humming-bird

Je vais simplifier...
Ce régulateur a été réalisé avec de l'électronique analogique.
Pour maintenir le moteur à une vitesse constante, il est freiné par une charge résistive. La variation de cette charge de freinage est assurée par une régulation PI qui commande un gradateur à angle de phase.
Cela présente certains inconvénients dont le fait de générer des parasites et de dégrader le facteur de puissance. À l'époque, c'était un choix technique rationnel, on ne disposait pas des mêmes technologies qu'aujourd'hui.
La charge de freinage sert à chauffer...🤨 Les oiseaux ou les poissons...

De nos jours, je pense qu'on peut concevoir un régulateur plus performant...
C'est d'ailleurs un projet de l'association : le Projet régulation MASAR

Si vous souhaitez réaliser ce montage...

Malgré ces défauts, ce montage présente déjà un certain intérêt.
Vous trouverez donc les plans du humningbird-mono et du hummingbird-tri dans la section téléchargement et à la fin de cet article, sous la forme de 2 fichiers "Zip". Il faut conserver le fichier Word et les plans dans le même dossier pour qu'il s'affichent correctement dans le document Word.
Le montage a été testé, à l'époque, au moins par quelques personnes avec qui Jan Portegijs était en contact et cela fonctionnait chez eux.

Télécharger les documents :

Le Humming Bird monophasé (une petite partie de la documentation a été traduite en français)
Le Humming Bird triphasé
Les essais de Zeltron sur une MAS auto-excitée

A la date du 18/08/22, le site d'origine est visiblement toujours en ligne :
site microhydropower.net page dédiée au "humming bird"