Onduleur pour groupe électrogène : rôle, choix et branchement

La confusion la plus fréquente vient des mots. Un onduleur, aussi appelé ASI ou UPS, est un appareil à batterie placé entre la prise (ou le groupe) et les appareils. Il assure la continuité de l'alimentation et filtre le courant. Un inverter est un étage électronique intégré au groupe électrogène, sans batterie : il améliore la qualité de l'onde mais ne supprime pas la coupure au démarrage. Un convertisseur DC/AC transforme du continu en alternatif, ce qui n'est pas le rôle d'un onduleur derrière un groupe à alternateur, puisque celui-ci produit déjà de l'alternatif.

Conclusion : onduleur et groupe inverter sont complémentaires, pas concurrents. L'un couvre la coupure, l'autre améliore la qualité du courant produit.

L'onduleur remplit deux rôles concrets. Le premier est celui de pont : il couvre les 8 à 15 secondes de démarrage du groupe, et jusqu'à 10 à 15 secondes pour un groupe diesel. Comme 98 % des coupures durent moins de 15 secondes, l'onduleur fait le travail seul dans la grande majorité des cas. Le second rôle est celui de filtre : il lisse les micro-variations de tension et de fréquence du groupe et protège les appareils sensibles.

Ce qu'il ne fait pas : il ne rend pas un groupe silencieux, il ne remplace pas un inverseur de source et il ne compense pas un groupe sous-dimensionné.

En bref. Le temps de transfert d'un onduleur se compte en millisecondes (2 à 10 ms selon la sensibilité réglée), alors que la reprise d'un groupe se compte en secondes (8 à 15 s). Ces deux échelles expliquent pourquoi les deux appareils sont complémentaires.

C'est la douleur la plus fréquente : l'onduleur bipe, passe sur batterie et se vide alors que le groupe tourne. La cause est simple. Un groupe classique dérive en fréquence quand la charge varie. Si l'onduleur est réglé serré, typiquement à plus ou moins 5 %, il considère le groupe comme un mauvais réseau et repasse sur batterie. Les symptômes sont des bips, des basculements répétés, une autonomie qui fond et un chargeur qui ne recharge plus.

Voici les solutions, du plus simple au plus lourd :

• Élargir la tolérance de fréquence ou baisser la sensibilité de l'onduleur.
• Choisir un groupe inverter, dont la fréquence est stabilisée électroniquement.
• Passer sur un onduleur on-line à double conversion, seule topologie qui régule aussi la fréquence.
• Garder de la marge de puissance sur le groupe.
• Activer le walk-in ou démarrage progressif du redresseur, pour une montée en charge douce.
• À défaut, placer une petite charge résistive sur le groupe pour le stabiliser.

À retenir. Un onduleur qui décroche n'est pas forcément en panne. C'est souvent le couple onduleur et groupe qui est mal apparié.

Trois technologies existent. L'off-line est basique, avec un transfert plus lent, et peu adapté à un groupe. Le line-interactive est un bon compromis : il régule la tension et convient à un usage domestique ou à un petit professionnel derrière un groupe inverter ou stabilisé. L'on-line à double conversion régule la tension et la fréquence : c'est la technologie la plus adaptée derrière un groupe qui fluctue, mais elle est plus chère, ventilée et d'un rendement un peu moindre.

Quel que soit le type, privilégiez l'onde pure, sinusoïdale, pour l'informatique et l'électronique sensible.

La méthode tient en trois étapes : lister les appareils à secourir, additionner leurs puissances en watts, puis appliquer une marge de 20 à 25 % au-dessus de la charge réelle. Attention, les VA ne sont pas des watts : dimensionnez toujours sur les watts, et vérifiez les deux limites, en kVA et en kW.

Exemple maison

Un ordinateur de 200 W, un écran de 30 W et une box de 20 W font 250 W. Avec la marge, un onduleur de 300 à 350 W suffit.

Exemple petit professionnel

Un poste de travail, un NAS, un switch et la téléphonie représentent environ 600 W. Un onduleur d'environ 750 W est adapté.

Ne négligez pas les appareils à moteur, dont le coefficient de démarrage est élevé, et vérifiez la puissance de crête de l'onduleur, pas seulement sa puissance nominale.

Le dimensionnement se fait aussi dans l'autre sens, et c'est souvent oublié. Le groupe doit couvrir la charge, la recharge des batteries de l'onduleur (le poste le plus souvent oublié), les harmoniques et le rendement.

Les ratios indicatifs dépendent du redresseur : un redresseur IGBT, avec moins de 5 % de distorsion, demande 1,25 à 1,5 fois la puissance de l'onduleur ; un redresseur à thyristors 12 pulses, autour de 10 %, environ 1,5 fois ; un redresseur à thyristors 6 pulses, avec 25 à 35 % de distorsion, 2 fois ou plus. Pour vulgariser : un onduleur moderne de 200 kVA demande un groupe de 250 à 300 kVA, alors qu'un ancien redresseur peut exiger 400 kVA et plus.

Rappel utile : au démarrage, un groupe ne délivre qu'environ un tiers de sa capacité. Démarrez donc les charges lourdes successivement.

Avec un groupe en relais, 10 à 15 minutes d'autonomie suffisent. C'est assez pour couvrir un démarrage raté ou une microcoupure, sans surdimensionner les batteries. La formule simple est énergie égale puissance multipliée par temps, divisée par le rendement. Ne visez pas l'autonomie d'une installation sans groupe : le groupe est justement là pour prendre le relais.

Un onduleur-chargeur hybride peut épauler un groupe électrogène, à condition de respecter les modes de priorité et de dimensionner correctement l'entrée AC pour éviter toute surcharge.

Onduleur-chargeur hybride solaire avec un groupe

C'est possible, mais attention aux modes de priorité : faire fonctionner le groupe et le solaire en même temps est parfois impossible. Un groupe inverter est recommandé sur l'entrée AC, et une surcharge peut survenir si le chargeur attaque en boost sur un groupe sous-dimensionné.

Groupe portable ou de chantier

Un onduleur line-interactive suffit souvent pour de l'outillage et de l'informatique légère.

Onduleur qui ne prend plus le groupe

C'est souvent le signe d'un groupe dégradé, hors tolérance. Faites contrôler le groupe avant d'incriminer l'onduleur.

Le raccordement au tableau passe obligatoirement par un inverseur de source, conformément à la NF C 15-100. Il doit être interverrouillé et posé par un électricien habilité. N'utilisez jamais de câble mâle-mâle sur une prise et ne couplez jamais le réseau et le groupe.

Le groupe reste toujours à l'extérieur, car le monoxyde de carbone est mortel. L'onduleur, lui, se place à l'intérieur, au sec et dans un endroit ventilé. Prévoyez un dispositif différentiel à 30 mA en aval du groupe, le neutre de l'alternateur à la terre, et faites revérifier le régime de neutre en mode secours.

Le courant de court-circuit d'un alternateur est faible, environ trois fois le courant nominal : les protections réglées pour le réseau peuvent ne pas déclencher. Faites valider ce point par un professionnel.

Côté entretien, faites un essai mensuel du groupe sous charge d'au moins 50 % pendant au moins 30 minutes, un contrôle d'autonomie de l'onduleur une fois par an, et remplacez les batteries tous les 3 à 5 ans.

Une procédure pas à pas permet de valider l'installation :

• Vérifier le câblage et l'inverseur de source.
• Couper le disjoncteur réseau et chronométrer le passage sur batterie.
• Mesurer le temps de démarrage et de prise de relais du groupe.
• Vérifier que l'onduleur accepte le groupe, sans basculement intempestif.
• Contrôler la recharge des batteries de l'onduleur.
• Refaire l'essai de retransfert vers le réseau.
• Noter les temps pour détecter une dérive dans le temps.

Le prix d'un onduleur adapté dépend d'abord de la technologie : un line-interactive grand public coûte bien moins cher qu'un line-interactive professionnel, lui-même plus abordable qu'un on-line à double conversion. La puissance nominale, la qualité de l'onde, la présence d'un écran ou d'une gestion réseau, la durée de vie des batteries et le niveau de garantie font aussi varier la facture. Côté groupe, un modèle inverter coûte plus cher qu'un groupe classique, mais il simplifie nettement l'appariement avec l'onduleur. Comparez toujours à puissance et technologie égales.