Dynamo à 3 balais !

LA DYNAMO, principes généraux.

But et fonctionnement, considérations générales.
La dynamo est une machine à courant continu (semi redressé) qui fournit le courant nécessaire à l'allumage (allumage par batterie), à l'éclairage, au démarrage, etc..., par l'intermédiaire d'une batterie qu'elle recharge dès la mise en marche du moteur, classique ou à 3^e balai elle est généralement à 2 pôles et 2 balais principaux et tourne en moteur lorsqu'elle est alimentée. La dynamo maintient la batterie toujours chargée de telle façon que l'on dispose du courant nécessaire pour remettre le moteur en marche ou pour éclairer le véhicule à l'arrêt.
Elle fonctionne sur le principe suivant :
Lorsqu'un conducteur se déplace dans un champ magnétique, une différence de potentiel prend naissance aux extrémités de ce conducteur. La polarité dépend du sens du déplacement du conducteur et de la direction du flux. La valeur du voltage d'une dynamo dépend de la force du champ magnétique, de la vitesse de rotation et du nombre des conducteurs rotoriques (enroulés sur l'induit). Si donc une génératrice d'automobile est établie pour fournir une quantité suffisante d'électricité à un petit nombre de tours, elle produira plus d'électricité que nécessaire aux allures vives, les moteurs automobiles variant leur vitesse constamment il faut donc prévoir un dispositif permettant de débiter sans survoltage une puissance sensiblement constante.
Cette petite remise en mémoire est valable pour tous les types de machines comme nous pourrons nous en apercevoir tout au long de cet exposé.

Dès la naissance de l'automobile et ce jusque dans les années 40, cette tâche fût souvent confiée à une dynamo à 3 balais, c'est le sujet de cet article et bien que ce type de dynamo soit devenu excessivement rare à l'heure actuelle, certains collectionneurs et amateurs d'anciennes peuvent encore se retrouver confrontés à ce type de machines.

LA DYNAMO A TROISIEME BALAI, SCHEMA !

A) La dynamo à 3^ebalai.
B) La dynamo à 3^ebalai et régulateur de tension.
C) La dynamo à 3^ebalai et régulateur de tension et d'intensité.
D) L'emploi de diodes en lieu et place du conjoncteur/disjoncteur de la dynamo à 3^ebalai.

Circuit de charge de véhicules CITROEN des années 30.

Sur la 8 & 10 CV, Dynamo 3 balais& conjoncteur/disjoncteur. Ci-dessus, le régulateur des modèles 15 CV !

Sur le modèle de gauche on remarquera en A le conjoncteur/disjoncteur et en B la vis de réglage du 3^e balai, elle permet d'adapter le débit à 12 Ampères maximum, à chaud et phares éteints !

A) La dynamo à 3^ebalai : Dans une grande majorité de dynamos, d'avant guerre 40/45, la quantité de courant produit est réglée par un dispositif appelé 3^e balai ou balai de réglage. Le débit de cette génératrice peut être réglé très facilement en déplaçant le balai de réglage par rapport aux balais principaux (vis "B" sur le schéma). Le circuit d'induction (excitation), pour une dynamo à 3^e balai n'est pas branché entre les 2 balais principaux comme sur une machine classique mais entre un balai généralement plus mince appelé le 3^e balai et la masse souvent via un fusible. Un des balais principaux de la dynamo est relié à la masse, l'autre balai principal est raccordé au positif de la batterie via un conjoncteur/disjoncteur pour les mêmes raisons que la dynamo classique. Paradoxalement, moins ta batterie est chargée moins la dynamo débite et plus le degré de charge de la batterie augmente plus la dynamo débitera, par contre, à très grand régime, le débit va décroître ce qui est positif. Il est donc indispensable à cause des réactions internes de l'induit de régler le débit maxi à la vitesse de la dynamo correspondant à la vitesse de croisière de la voiture (déplacement du troisième balai) avec une batterie chargée à bloc sinon, le débit va continuer à augmenter proportionnellement à l'état de charge de la batterie ce qui risque de griller l'induit et/ou détruire la batterie surchargée évaporant ainsi beaucoup d'eau distillée de l'électrolyte et surchauffant les plaques, sans compter le claquage des ampoules et autres désagréments. Le déplacement du troisième balai vers le balai + augmente le débit, à l'inverse le déplacement vers le balai de masse diminue le débit. Il est aussi très important de veiller à maintenir en état de propreté impeccable tous les contacts, notamment les souliers de batterie et autres tresses de masse. Il est conseillé d'augmenter le débit en hiver et de le diminuer à la belle saison (utilisation de moins d'accessoires consommateurs). Pour ce qui est de la dynamo en général, vous trouverez toutes explications relatives à ce sujet à la page :
"Dynamo/régulateurs !".
REMARQUE : Dans le cas d'une dynamo à 3^e balai, afin de pouvoir vérifier si la génératrice charge la batterie, on dispose généralement en série avec ces appareils d'un ampèremètre placé au tableau de bord, il est bon d'effectuer les vérifications et réglages éventuels avec un ampèremètre de qualité branché directement entre la dynamo et la batterie (voir utilisation de l'ampèremètre page : "Dynamo/régulateur, pannes et contrôles !").
Cette dynamo ne peut être employée qu'en parallèle avec une batterie, (jamais seule), si la dynamo n'est plus en parallèle avec la batterie, le circuit dynamo-batterie ne se fermera pas à cause d'une interruption, il s'agira généralement, soit d'une mauvaise mise à la masse de la batterie (oxydation), soit d'une borne de la batterie présentant une forte résistance de contact avec le soulier de câble (borne sale, fortement oxydée), voir même au balai de masse, de la dynamo ou rupture d'un câble.
Il arrive, dans ce cas, que les lampes éclairent peu à faible allure mais brillent fortement dès que l'allure normale est atteinte. Elles sont alors survoltées et le filament brûle.
Bien des automobilistes affirmeront alors qu'il s'agit d'un court-circuit alors qu'il n'en est rien.

Il ne faut jamais remplacer un fusible d'excitation fondu sans avoir au préalable déterminé la cause de son échauffement. Le fusible doit être calibré pour +/-6 ampères pour des véhicules de tourisme (on montera à 10 ampères grand maximum).
En cas de panne, voir d'abord le fusible.

REGLAGE : il s'effectue par déplacement du balai d'excitation, par rapport au balai principal.
N. B. On a déjà vu des dynamos à trois balais dont le troisième se trouve près du balai de masse.
Pour procéder à la mise au point, bien qu'elle soit parfaitement possible sur le véhicule, il est fort utile d'utiliser un banc d'essai. On relève le nombre de tours, l'ampérage et le voltage suivant les spécifications du constructeur si on les possède encore bien entendu, il suffit alors de comparer les chiffres.
Toutes les lectures seront faites, le régulateur et la dynamo étant chauds. La dynamo doit être raccordée à une batterie. Augmenter la tension du ressort du régulateur, c'est augmenter le voltage.
Quelques soient les types de dynamos et de régulations, on estime généralement que l'intensité maximale sera calculée, suivant la formule P = E x I, P étant la puissance exprimée en Watts, voir celle-ci sur la plaquette d'identification de la dynamo, E ou U, la tension en Volts et I, l'intensité en Ampères, donc I = P/E, dans l'exemple d'une dynamo de 300 Watts l'intensité maximum admise sous une tension nominale de 6 Volts : 300/6 = 50 Ampères.
Pour ce qui est de la tension maximale on admet généralement que une batterie chargée à bloc à une tension de 2,4 Volts par élément on pourra facilement en déduire que pour une batterie de 6 Volts, le réglage maxi sera de 7,2 Volts (2,4 Volts x 3 éléments), pour 12 Volts elle sera de 14,4 Volts (2,4 Volts x 6).

INFLUENCE DU DEGRE DE CHARGE DE LA BATTERIE SUR LES INDICATIONS DE L'AMPEREMETRE DANS LE CAS BIEN SPECIFIQUE D'UNE DYNAMO A 3 BALAIS.

Pour que le réglage soit correct, il est indispensable, à cause de la réaction d'induit, qu'il soit exécuté quand la batterie est complètement chargée.
Si celle-ci est partiellement déchargée lors du réglage, le débit de la dynamo augmentera dès que la batterie se rechargera complètement et pourra même dépasser la limite permise, dans certains cas où il était impossible de régler le débit près du maximum, il fut constaté que cela provenait du fait que la batterie n'était tout simplement pas complètement chargée, dès qu'une batterie chargée à fond fut installée, le maximum put être atteint. S'il avait été possible de régler le débit au maximum sur une batterie partiellement déchargée, l'induit de la dynamo aurait été probablement brûlé dès que la batterie aurait repris du voltage d'où l'importance d'effectuer ce réglage sur une batterie parfaitement chargée, particularité que l'on ne retrouve que sur ce fameux type de dynamo à 3^e balai.

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B) La dynamo à 3^ebalai et régulateur de tension : On sait qu'une dynamo à 3^e balai a la fâcheuse tendance de débiter un peu plus de courant sur une batterie bien chargée que sur une batterie peu chargée. Il y a donc danger de surchauffe de la batterie si les consommateurs n'utilisent que peu de courant, surtout à la bonne saison, ce qui détruira la batterie à plus ou moins brève échéance. Le régulateur de tension, diminue le débit de la génératrice lorsque la batterie est complètement chargée, solution idéale.
ENTRETIEN :
Si le véhicule sert tous les jours, les balais doivent être visités régulièrement, pour s'assurer qu'ils ne sont pas encrassés et ne coincent pas dans leurs guides, pour cette visite, retirer le collier de fermeture sur le palier côté collecteur (soulever les ressorts d'appui des balais et faire aller et venir les balais dans leur logement).
NETTOYAGE DES CONTACTS DE REGULATEURS. Une grande partie des troubles de régulateurs disparaissent quand on a nettoyé les contacts ou après avoir modifié légèrement la tension du ressort de rappel de l'armature.
Les contacts se nettoient au moyen d'une lime fine qui n'est pas à employer sur d'autres métaux. Il est également interdit d'employer le papier verré ou d'émeri pour nettoyer les contacts.

INVERSION DU SENS DE ROTATION D'UNE DYNAMO A TROISIEME BALAI :
Quoique ce problème ne se présentera certainement jamais il est bon de savoir qu'il est possible d'inverser le sens de rotation original d'une dynamo 3^e balai, il faudra alors effectuer un petit changement dans la position du troisième balai, les porte-balais sont d'ailleurs souvent prévus avec deux rainures symétriques de coulissement du balai. Il y a dès lors possibilité de changer le sens de rotation sans nécessiter un travail d'ajustage. En même temps, il faudra inverser le sens du courant dans les inducteurs.
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C) La dynamo à 3^ebalai et régulateur de tension et d'intensité :
Parfois, on maintient le voltage de la dynamo constant grâce à un régulateur de tension qui, grâce à un enroulement série supplémentaire est aussi régulateur d'intensité. On peut alors, en principe, rouler sans batterie et sans brûler les lampes (ce qui est toujours un indice de survoltage).
Noter que ces types de régulateurs sont pratiquement identiques aux système de la classique dynamo à 2 balais. Voici le principe d'un régulateur :
Un vibreur composé de 2 contacts, l'un fixe, l'autre soudé sur une armature commandée par un électro-aimant, est intercalé en série dans le circuit d'excitation de la dynamo. Le principe de ce système est décrit à la page suivante, (Dynamo/régulateur !) il est en effet comparable au système de régulation des dynamos classiques.
REMARQUE I : Comme décrit plus loin il est possible d'augmenter la tension aux bornes en tendant le ressort dont l'action est antagoniste de celle de l'électro-aimant; l'intensité augmentera par la même occasion. Si l'on veut diminuer le débit, il faudra détendre le ou les ressorts (il y en a souvent 2).
REMARQUE II :
S'il est relativement facile pour un amateur de contrôler sans démontage un circuit de charge, du moins déterminer lequel des 2 composants principaux est fautif, soit la dynamo ou le régulateur, (voir page de test en cliquant : ICI)il est intéressant de posséder un ampèremètre et un voltmètre (accessoires peu coûteux).
Quoique les 2 soient réparables, (dans les années 50/60, on trouvait encore en rechange des jeux de contacts pour réviser conjoncteur/disjoncteur et régulateurs), pour le régulateur il est de loin préférable, pour les non professionnels, de le changer mais en ce qui concerne la dynamo, elle est assez facilement réparable. ces réglages nécessitent un minimum de connaissances, ne les effectuez que si vous vous en sentez capable, vous trouverez toutes explications relatives à ce sujet à la page :
"Dynamo/régulateur, pannes et contrôles !"
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L'emploi de diodes en lieu et place du conjoncteur/disjoncteur :

Si des constructeurs de matériels électroniques pour l'automobiles se sont intéressés à "transistoriser" les régulateurs des dynamos traditionnelles dès le milieu des années 70 et que des refabrications sont aujourd'hui disponibles il n'est pas toujours possible de trouver la pièce nécessaire à la remise en état d'un circuit de charge, d'autant plus avec une alimentation par dynamo à 3^e balai. Le conjoncteur/disjoncteur n'a d'autre fonction que d'empêcher le retour du courant de la batterie vers la dynamo à faible vitesse ou moteur arrêté, nous avons vu ci-dessus les graves conséquences que pouvait entraîner ce dysfonctionnement. Le conjoncteur/disjoncteur est également soumis à de fortes contraintes électriques, il doit en effet supporter des intensités de l'ordre de 10 à 40 Ampères surtout en système 6 Volts, par conséquent il sera couramment sujet à ennuis d'autant plus que ces montages on aujourd'hui plus de 70 ans.

Le montage comme vu sur le schéma ci-dessus emploie trois diodes, (leur nombre variera de 1 à 3 ou 4 suivant la puissance, renseignez vous auprès d'un électronicien pour connaître les valeurs à employer suivant la puissance de votre dynamo), celles-ci ont l'énorme avantage de laisser passer le courant dans un sens et de le bloquer dans l'autre, c'est d'ailleurs ce qui permet aux alternateurs de se passer de conjoncteur/disjoncteur.
Ce principe peut être appliqué avec avantage sur ce type de dynamo 3 balais, le "pont" de diodes sera placé en série entre la borne D+ et la borne B+, le nombre des diodes dépendra de la puissance employée, il existe des composants de quelques Ampères à plusieurs centaines, je rappelle que 60 Ampères de prévision est une bonne base de sécurité pour protéger vos diodes, se souvenir qu'elles sont sensibles à la chaleur et prévoir également un système de refroidissement par radiateur aluminium et boîtier ventilé, les connexions se feront impérativement par soudures à l'étain.
Cet "anti retour" pourra être placé en série n'importe ou dans le circuit dynamo/batterie et même dans le boîtier de l'ex conjoncteur/disjoncteur pourvu que soient respectées les conditions d'un bon refroidissement et qu'aucun consommateur ne soit raccordé entre la diode et la dynamo borne D+.
Je n'ai malheureusement jamais eu l'occasion d'effectuer le montage pour vérifier son efficacité.

Cliquez ci-contre pour vous familiariser avec les diodes de puissance et autres :

Exposé sur les diodes, types, fonctions, etc...

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*Composants d'une Citroën 8 CV de 1934 !*

*Batterie 6 Volts !*	*Démarreur !*	Dynamo 3 balais avec conjoncteur/disjoncteur !

*Les 2 pièces essentielles à tous types de dynamos !*

Carcasse et inducteurs !	Induit !

*Circuit de charge de véhicules CITROEN des années 30*.

*Sur la 8 & 10 CV, Dynamo 3 balais& conjoncteur/disjoncteur.*	*Ci-dessus, le régulateur des modèles 15 CV !*
*Sur le modèle de gauche on remarquera en A le conjoncteur/disjoncteur et en B la vis de réglage du 3^e balai, elle permet d'adapter le débit à 12 Ampères maximum, à chaud et phares éteints !*