Un régulateur a pour fonction de convertir le courant alternatif d'amplitude variable qui sort de l'alternateur en un courant continu d'amplitude limitée pour :

• alimenter les équipements de la moto : phares, centrale clignotants, injection, allumage...

• recharger la batterie.

L'alternateur peut sortir un courant monophasé (cas souvent des petites cylindrées, ne comportant qu'une bobine) ou triphasé (cas général des grosses cylindrées). On retiendra ici ce dernier cas.

Schéma de l'alternateur :                                                                Tensions générées :

La régulation s'opère en trois temps :

• redresser le courant ;

• l'écrêter ;

• limiter ses variation.

Le redressement est réalisé à partir de diodes :

A tout instant, 1 seule diode est passante : celle qui voit la tension la plus élevée parmi les 3. Les 2 autres, voyant une tension inverse, sont bloquées.

Mais bon, on peut faire mieux :

Dans ce montage, il se passe la même chose que dans le cas précédent pour ce qui concerne la phase résultante (choisie par les diodes du haut : phase la plus élevée parmi les 3 phases de l'alternateur), mais en même temps le potentiel de la masse est abaissé au potentiel de la phase de l'alternateur la plus négative par les 3 diodes du bas. La tension est donc la différence entre la phase la plus élevée de l'alternateur et sa phase la plus basse (et négative, voir flèches bleues sur le graphe). Ainsi, on récupère également l'énergie des phases négatives : pour une tension maximale de 1 dans les phases alternatives, on obtient une tension redressée maximale de 1,73 (racine carrée de 3).

L'écrêtage est nécessaire dans la mesure où l'amplitude de la tension de sortie alternateur (ainsi que sa fréquence, d'ailleurs) est proportionnelle au régime moteur. Il y a donc lieu de la limiter dans les hauts régimes pour ne pas claquer tous les circuits aval... Ceci est réalisé grâce à une diode Zener, qui, en plus des propriétés normales d'une diode, laisse passer également le courant à partir d'une certaine tension inverse, calée dans notre cas aux environs de 14 à 15V (tension légèrement supérieure à celle de la batterie pour pouvoir la charger). En pratique, cette tension est atteinte pour des régimes de l'ordre de 3000 à 5000 tr/min :

On reprend le redresseur simple qui permet de mieux visualiser les tensions :

Reste ensuite la limitation des variations de courant, réalisée par l'adjonction d'une capacité de forte valeur qui se charge lors des fortes tensions, puis se décharge lorsque celle-ci baisse :

Ainsi, la tension sortant du régulateur est redressée, limitée (en gros : proportionnelle au régime moteur jusqu'à la tension Zener puis constante au-delà), régulée. Le reste est câblé comme suit :

• A bas régime, l'alternateur ne fournit pas assez de tension pour alimenter la batterie. C'est donc elle qui fournit la plus grande partie du courant des utilisateurs. C'est le cas notamment lorsqu'on démarre le moteur.
• A haut régime, l'alternateur fournit suffisamment de courant pour à la fois recharger la batterie et alimenter les utilisateurs. Le "trop-plein" est évacué par la Zener : c'est ce qui fait chauffer le régulateur. Il ne chauffe donc pas forcément lorsqu'on pompe beaucoup de courant puisqu'alors il y en a peu à évacuer par la Zener.

On peut se rendre compte du principe de la conservation de l'énergie en éteignant puis en allumant ses phares au ralenti : le régime de ralenti diminue légèrement à l'allumage des phares. Sur un moteur à injection, cette diminution est très rapidement compensée par le calculateur (qui injecte alors plus d'essence pour revenir au régime nominal), mais est sensible sur un moteur à carburateur dénué de régulation de régime. Ceci provient du sacro-saint "principe de conservation de l'énergie" : en gros, il faut de l'énergie pour allumer les phares, qu'il faut bien prendre quelque part. C'est donc le moteur qui la donne.

Ca s'explique : ce qui produit le courant dans les bobines de l'alternateur est leur passage au voisinage des aimants permanents du rotor (la variation de champ - issu des aimants du rotor - traversant les bobines y produit le courant). Ce courant les transforme alors en électro-aimants :

• lorsque la bobine s'approche de l'aimant permanent du rotor, le flux (c'est-à-dire en gros la quantité de champ magnétique) qui la traverse augmente, ceci génère un courant dans la bobine qui va à son tour générer un champ magnétique (la bobine se comportant comme un électro-aimant) présentant un pôle de même signe ("nord" ou "sud") que celui que lui présente l'aimant : ils se repoussent alors, de la même manière que lorsqu'on tente de rapprocher 2 pôles de même signe de 2 aimants.

On voit donc que l'aimant permanent et la bobine se repoussent lors d'une phase où ils s'approchent l'un de l'autre : ça génère donc un couple de freinage sur le moteur.

• le vilebrequin continue de tourner, la bobine passe devant l'aimant permanent : elle s'en éloigne alors. Le flux qui la traverse diminue donc, ceci génère un courant dans la bobine qui va à nouveau générer un champ magnétique mais présentant cette fois un pôle de signe opposé à celui que lui présente l'aimant : ils s'attirent alors, de la même manière que lorsqu'on tente de décoller 2 pôles de signes opposés de 2 aimants.

On voit donc que l'aimant permanent et la bobine s'attirent lors d'une phase où ils s'éloignent l'un de l'autre : ça génère donc aussi un couple de freinage sur le moteur.

Un couple de freinage est donc appliqué sur le rotor, ce qui freine le vilebrequin qui en est solidaire. Ainsi, l'énergie électrique est bien ponctionnée sur l'énergie du moteur.

Quand on allume les phares, l'intensité qui parcourt le circuit augmente, donc celle provenant de l'alternateur aussi. Les bobines de l'alternateur sont alors traversées par un courant plus fort, donc constituent des aimants plus puissants. Le couple de freinage sur le rotor est alors plus important. Le rotor étant solidaire du vilebrequin, le régime moteur diminue : il y a donc moins d'énergie convertie en énergie mécanique : une partie a été transformée en énergie électrique.

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