Équilibrage d'induits de machines à collecteur et de rotors de générateurs sur leur site d'exploitation

L'induit revient de réparation, et le pont roulant se remet à gronder. Ou bien le générateur est presque silencieux à vide, et se met à faire trembler le châssis en charge. Ce sont deux machines différentes et deux causes différentes, mais nous venons pour la même question : équilibrer ou chercher ailleurs. Nous relevons l'amplitude et la phase de la composante 1x sur les deux paliers et répondons à cette question avant même d'avoir la première masse en main.

Mis à jour le 27 août 2026 · par AXILINE · Vila Nova de Gaia

Symptômes : ce qui amène à intervenir sur des induits et des générateurs

Il y a presque toujours un événement. Une réparation avec remplacement de la frette, une rectification du collecteur, un nouveau ventilateur de refroidissement sur l'arbre, un demi-accouplement remonté à la presse, un générateur déplacé sur un autre châssis. Rappelez-vous cet événement avant l'appel : il raccourcit le diagnostic d'une heure et écarte d'emblée la moitié des hypothèses.

• L'induit revient de réparation avec une nouvelle frette ou après imprégnation, et la vibration est plus élevée qu'avant la réparation
• Les balais font des étincelles sur toute la traverse, le collecteur noircit par bandes, et à la main, sur le porte-balais, la vibration se sent plus forte que sur le flasque-palier
• La vibration du générateur augmente avec la charge et retombe quand elle est coupée, alors que le régime ne change pas
• La vibration augmente avec le courant d'excitation et continue d'augmenter à mesure que le rotor chauffe
• Deux démarrages consécutifs donnent une amplitude et une phase de 1x différentes, alors que le régime est le même
• Tout a commencé après le remplacement du ventilateur de refroidissement sur l'arbre, ou après le montage à la presse d'un nouveau demi-accouplement
• Le palier côté collecteur vibre nettement moins que celui côté entraînement
• Le groupe électrogène fait trembler le châssis, alors que sur le générateur lui-même, la composante 1x est faible
• Une mesure de ronde a placé la machine en zone C ou D selon la partie applicable de l'ISO 20816 (vibration élevée ou inadmissible)

Le symptôme coûteux ici n'est pas le bruit. Le balourd résiduel crée une force radiale tournante, qui s'ajoute au poids du rotor et à la charge axiale. Elle n'entre pas dans le calcul de durée de vie selon l'ISO 281, à moins qu'on l'y ait spécifiquement intégrée, c'est pourquoi le palier côté plan lourd tombe en panne avant l'échéance calculée, et cela ressemble à un défaut de fabrication.

Sources : ISO 281:2007 · ISO 20816-1:2016

Construction : d'où vient le déséquilibre dans un induit et un rotor de générateur

Sur un ventilateur, le balourd se trouve presque toujours à un seul endroit ; sur un induit ou un rotor de générateur, il s'additionne à partir de quatre ou cinq petites contributions à grand rayon. Voici ce que nous recherchons en priorité.

• Induits de machines à courant continu de pont roulant, de traction et de machines-outils : le rotor est long, le rapport longueur/diamètre est nettement supérieur à 0,5, donc presque toujours deux plans de correction
• Rotors de générateurs de groupes diesel et gaz : ils fonctionnent en groupe avec l'entraînement, donc il faut séparer la vibration du groupe de celle du rotor avant tout calcul
• Rotors de générateurs d'entraînement à 1500 et 3000 tr/min : les exigences sur le résiduel sont plus strictes, car la force centrifuge croît comme le carré de la fréquence de rotation
• Rotors à excitatrice sans balais : un paquet supplémentaire avec un pont de diodes est suspendu à l'arbre, ce qui représente une masse additionnelle avec son propre balourd et sa propre fixation

Collecteur et bagues collectrices : ce que l'équilibrage ne soigne pas

C'est le premier embranchement sur toute machine à collecteur. Le battement du collecteur et le balourd de l'induit donnent des symptômes semblables, mais se traitent de façons opposées. L'équilibrage ne supprime pas le battement, et à l'inverse, un collecteur parfaitement rectifié ne guérit pas du déséquilibre.

Le mécanisme est simple. Le balai doit garder le contact avec la surface de travail. Un battement radial du collecteur, une différence de hauteur entre les lames, du micanite en saillie ou une ovalisation après surchauffe font sauter le balai. Le contact se rompt, des étincelles apparaissent, l'usure des balais et des lames augmente, et le porte-balais lui-même se met à vibrer. Dans le spectre, cela se situe haut : à la fréquence de passage des lames du collecteur, c'est-à-dire le nombre de lames multiplié par la fréquence de rotation, plus ses harmoniques. Sur le palier, un tel pic peut paraître modeste, c'est pourquoi nous plaçons en plus un capteur près de la traverse.

Tout cela se vérifie sans appareil. Un comparateur sur la surface de travail, en tournant lentement, donne le battement radial ; le même comparateur, lame par lame, montre la différence de hauteur ; et l'inspection visuelle révèle l'état du sous-taillage du micanite et des cosses. Le traitement est mécanique : rectification, sous-taillage, meulage, rodage des balais sur le collecteur.

Sur les générateurs à bagues collectrices, le tableau est le même, mais plus simple. Il y a deux bagues, elles sont lisses, et l'excentricité d'une bague ou une rainure d'usure donnent des étincelles et un brûlage, pas un balourd du rotor. Sur une machine sans balais, cet embranchement n'existe pas du tout, et le diagnostic est plus court.

Sur un induit, l'ordre des opérations est unique : d'abord la mécanique du collecteur, ensuite l'équilibrage. Si l'on pose les masses puis que l'on rectifie le collecteur après coup, le métal enlevé sera asymétrique, et toute la correction devra être recalculée. La logique générale de recherche de la source de vibration par le spectre est détaillée dans l'article sur la façon de déterminer la cause d'une vibration ; ici, nous l'appliquons à une machine à collecteur.

Le générateur en groupe : contribution de l'entraînement et causes électriques

Un générateur fonctionne presque toujours accouplé. D'un côté un diesel, un moteur à gaz, une turbine ou une prise de force, de l'autre une excitatrice et une charge. La vibration que vous entendez est une somme, et l'équilibrage n'en retire qu'un seul terme.

La machine d'entraînement produit ses propres fréquences, situées en dessous de la fréquence de rotation. Sur un diesel quatre temps, ce sont la moitié de la fréquence de rotation et la fréquence d'allumage, égale au régime multiplié par le nombre de cylindres et divisé par deux. Un fonctionnement inégal des cylindres, un injecteur défectueux, une compression différente font monter ces composantes basses. Aucune masse sur le rotor du générateur n'y changera quoi que ce soit. S'y ajoutent la fatigue de l'accouplement élastique entre le diesel et le générateur, et des plots antivibratoires du châssis affaissés.

Sur un moteur électrique, on écarte les causes électriques en coupant l'alimentation. Sur un générateur, il n'y a pas d'alimentation à couper, mais il existe trois régimes qu'on peut parcourir en une seule visite : rotation avec rotor non excité, marche à vide avec excitation, et fonctionnement en charge par paliers. Le balourd ne dépend absolument pas de l'excitation ni du courant de charge, et donne la même composante 1x avec une phase répétable dans les trois régimes. Tout ce qui varie avec le courant oriente vers l'électrique et vers l'état thermique du rotor.

Le contrôle des régimes et la coupure de l'excitation au ralentissement libre sont convenus avec votre personnel, et nous ne les faisons que là où c'est sûr pour la machine et pour les consommateurs. Sur les sites où le générateur ne peut pas être déchargé, nous nous limitons au régime que vous pouvez fournir, et nous l'indiquons honnêtement dans le rapport.

Autre particularité des groupes sur châssis commun. Un groupe électrogène diesel repose le plus souvent sur des plots antivibratoires en caoutchouc, c'est-à-dire sur une base souple, et la vibration admissible pour lui, selon la partie applicable de l'ISO 20816, est plus élevée que pour la même machine sur fondation rigide. Un plot affaissé ou fissuré agit comme un pied souple et fait osciller tout le châssis. Il faut le vérifier avant l'équilibrage, pas après.

Sources : ISO 13373-3:2015 · ISO 20816-1:2016

Ce que nous vérifions avant de sortir les masses

La ronde prend d'une demi-heure à une heure, une partie des vérifications se faisant à la main sur la machine arrêtée et consignée, l'autre aux instruments sur la machine en marche. Sur les induits et les générateurs, elle est plus longue que d'habitude, car les zones interdites y sont plus nombreuses que les zones autorisées.

• Frettes : fissures du vernis, traces de glissement, décalage des repères d'alignement, son mat au tapotement au lieu d'un son clair
• Collecteur : battement radial et différence de hauteur des lames au comparateur, état du sous-taillage, cosses et traces de reprise de brasage, couleur et aspect de la patine
• Bagues collectrices : battement, rainures d'usure, brûlage, usure et rodage des balais, jeu libre des balais dans leurs portoirs
• Rotor à pôles saillants : serrage des boulons de fixation des pôles, état des cales et des entretoises interpolaires, portée des bobines d'excitation
• Ventilateur de refroidissement : fissures au pied des pales, portée sur l'arbre après réparation, poussière de charbon collée entre les pales
• Demi-accouplement : battement radial et frontal au comparateur, les deux clavettes en place, état des éléments élastiques, portée sur le porte-à-faux de l'arbre
• Battement de l'arbre au comparateur : flexion résiduelle après redressage, après surchauffe ou après un long stockage
• Roulements et portées : serrage sur l'arbre et dans le flasque, signes de bague ayant tourné, cannelures des pistes dues à des courants traversant le roulement
• Fixation au châssis et à la fondation, état des plots antivibratoires pour les groupes sur châssis commun, alignement des arbres du générateur avec l'entraînement
• Évolution en température : mesure sur machine froide, puis répétée après 30 ou 60 minutes de fonctionnement en charge

Une frette desserrée et un pôle desserré se trahissent de la même façon : par une phase instable. C'est pourquoi, avant la masse d'essai, nous faisons toujours deux démarrages consécutifs dans le même régime. Si la phase de 1x s'écarte entre eux de plus d'une dizaine de degrés, équilibrer n'a pas de sens : le coefficient d'influence — la relation « masse posée → la vibration a changé ainsi », sur laquelle repose tout le calcul — aura été obtenu pour un état du rotor, alors qu'il fonctionnera dans un autre.

Comment se déroule l'intervention sur site

1. Étape 1

   Habilitation, inspection, consignation

   Nous déterminons qui conduit la machine et qui consigne le démarrage, où se trouve la clé, comment se dépose le capot du ventilateur et s'ouvre l'accès au collecteur, aux balais et au demi-accouplement. Pour un générateur, nous établissons en plus s'il peut être déchargé et désexcité, et quels consommateurs le ressentiront. Nous effectuons la ronde selon la check-list ci-dessus.

2. Étape 2

   Capteurs

   Deux accéléromètres sur les paliers, au plus près possible des roulements : sur un bossage ou une nervure du flasque-palier, sur une surface plane et nettoyée, au magnet ou sur un goujon. Direction radiale, généralement horizontale, identique à tous les démarrages. Sur une machine à collecteur, nous ajoutons une mesure de contrôle près de la traverse, pour voir le saut des balais. Un capteur sur le capot, sur la boîte à bornes ou sur un carter donne des chiffres élevés qui n'ont rien à voir avec le rotor.

3. Étape 3

   Régime et phase de référence

   Nous collons le repère réfléchissant sur le porte-à-faux dégraissé de l'arbre ou sur le demi-accouplement, et pointons le capteur laser dessus. Un seul repère, strictement : une seconde bande donnerait un régime deux fois trop élevé. Nous veillons à ce que le laser n'accroche pas un reflet venant de la rainure de clavette, d'un chanfrein ou de la surface polie d'une bague collectrice.

4. Démarrage 0

   Mesure initiale

   Régime et régime de travail. Nous enregistrons le régime, la vibration globale en mm/s RMS (valeur efficace), l'amplitude et la phase de 1x sur chaque palier, le spectre et le signal temporel. Nous mesurons la vibration axiale sur l'accouplement séparément, une seule fois.

5. Régimes

   Sans excitation, marche à vide, charge

   Pour un générateur, c'est le démarrage clé. Nous répétons la même mesure dans les trois états et comparons la composante 1x. Si elle ne change pas, la cause est mécanique. Si elle augmente avec le courant d'excitation ou avec la charge, la suite est un diagnostic, pas des masses.

6. Séparation

   Balourd, collecteur, électrique ou entraînement

   Nous comparons 1x à la vibration globale, examinons les composantes basses venant de l'entraînement, la fréquence de passage des lames du collecteur, le double de la fréquence du réseau, et vérifions la répétabilité de la phase par deux démarrages. Ce n'est qu'ensuite que nous disons si l'équilibrage est pertinent.

7. Démarrage 1

   Masse d'essai sur le premier plan

   Nous pesons la masse, la fixons au point repéré aussi solidement qu'une masse permanente, et saisissons la masse et le rayon réels. Nous considérons le démarrage d'essai comme valable si l'amplitude de 1x a changé d'au moins 20 à 30 %, ou la phase d'au moins 20 à 30 degrés. Si le changement est faible, nous augmentons la masse et recommençons.

8. Démarrage 2

   Masse d'essai sur le second plan

   Pour un calcul à deux plans, nous déplaçons la masse selon les indications du logiciel. Au total : un plan demande deux démarrages, deux plans en demandent trois. Sur un induit, c'est presque toujours le scénario à deux plans.

9. Correction

   Masses, positions, fixation

   Le logiciel indique la masse et la position pour chaque plan, le zéro de comptage étant à l'endroit où se trouvait la masse d'essai. Sur les pales du ventilateur, sur les boulons du demi-accouplement et sur les trous taraudés de la flasque de serrage, nous travaillons en positions fixes : l'appareil indique un numéro de position et une masse, l'erreur de sens de comptage est exclue.

10. Contrôle

    Démarrage de vérification et trim

    Même régime et même mode que lors du démarrage initial. La composante 1x doit chuter nettement. Si la cible n'est pas atteinte du premier coup, le logiciel calcule des masses complémentaires aux masses déjà en place ; une ou deux itérations suffisent généralement. Sur un générateur, nous répétons la mesure de vérification également en charge.

11. Rapport

    Consignation du résultat

    Chiffres avant et après pour chaque palier et chaque direction, régime, mode, courant d'excitation et charge au moment des mesures, température, masses, rayons et positions des masses. Les coefficients d'influence restent dans l'archive de l'appareil, et une correction ultérieure de cette machine se fera sans masses d'essai.

Nous travaillons avec le Balanset-1A : deux accéléromètres, capteur de phase laser par repère réfléchissant, module USB à deux voies et logiciel sur ordinateur portable. Calcul en un ou deux plans par la méthode des coefficients d'influence, vibration globale et composante 1x, phase, régime, spectre et signal temporel, mode positions fixes, calcul du retrait de métal par perçage, évaluation de la tolérance selon les classes G (les classes de précision d'équilibrage), archives et rapports.

Sources : Manuel d’utilisation Balanset-1A · Spécifications fabricant Balanset-1A

Plans de correction sur un induit et un rotor de générateur : où ils sont admissibles, et que faire s'il n'y en a pas

L'induit est long, le rapport longueur/diamètre est nettement supérieur à 0,5, donc la réponse pratique est presque toujours deux plans. Une seule masse sur un tel rotor ne réduit pas la vibration sur les deux paliers à la fois, la composante de couple subsiste. La règle même du choix du nombre de plans est détaillée dans un article séparé ; ici, l'important est ailleurs : sur ce rotor, les plans ne sont pas fixés par le calcul, mais par ce qu'il est autorisé de toucher.

Les emplacements autorisés sont peu nombreux, et ce sont toujours des éléments massifs et d'origine. Tout ce qui relève de la partie active de la machine, du bobinage et de son isolation, sort d'emblée de la liste.

Il arrive qu'aucun plan ne soit accessible. Capot moulé non démontable, collecteur d'un côté et flasque aveugle de l'autre, protecteur d'accouplement qui ne se dépose qu'en démontant le groupe. Il existe alors quatre options, que nous examinons dans cet ordre. La première : chercher des trous taraudés d'origine là où on ne les attend pas — sur la flasque de serrage, sur la jante du ventilateur, sur la face de la couronne du système polaire. La deuxième : travailler sur un seul plan, du côté accessible, en prévenant à l'avance qu'un résiduel subsistera sur le palier éloigné. La troisième, pour les groupes sur châssis commun : utiliser le volant du moteur d'entraînement, qui porte des boulons sur sa circonférence, mais c'est un plan du groupe, pas du rotor du générateur, et il ne résout pas tous les cas. La quatrième : s'arrêter au diagnostic et confier le rotor à un atelier, où seront réalisés des plans de correction d'origine et délivré un document de classe G.

• Flasques de serrage et anneaux de maintien du bobinage de l'induit : métal massif, souvent avec des trous taraudés d'origine, admettant aussi bien une masse boulonnée qu'un retrait de métal par perçage
• Rainures et anneaux d'équilibrage, si le fabricant les a prévus : une masse sectorielle se loge dans la rainure et se fixe, sans qu'il soit besoin de percer quoi que ce soit
• Faces des cornes polaires et couronne du système polaire d'un rotor à pôles saillants : uniquement par des trous d'origine, et uniquement avec l'accord du fabricant
• Bagues de frettage d'un rotor à pôles lisses, comme portée pour une masse sectorielle, sans toucher à la frette elle-même
• Jante et pales du ventilateur de refroidissement sur l'arbre : masse boulonnée par un trou d'origine, le plan le plus accessible, du côté opposé à l'entraînement
• Boulons du demi-accouplement : rondelles calibrées sous les têtes, la méthode la plus rapide côté entraînement
• Volant du moteur d'entraînement d'un groupe sur châssis commun : plan accessible, mais qui appartient à l'entraînement, pas au rotor du générateur

• Autorisé : fixation boulonnée par les trous d'origine du ventilateur, de la flasque de serrage et du demi-accouplement, rondelles sous les boulons du demi-accouplement, masses sectorielles dans les rainures d'équilibrage
• Autorisé avec réserve : soudage d'une plaque uniquement sur des pièces massives, loin du bobinage, sans échauffement du paquet de tôles et avec protection des roulements contre le courant de soudage
• Autorisé avec réserve : retrait de métal par perçage uniquement dans les flasques de serrage, la jante du ventilateur et d'autres pièces massives, le logiciel calculant la profondeur et le diamètre
• Interdit : percer le paquet de tôles du rotor — la symétrie magnétique serait rompue, et une vibration apparaîtrait au double de la fréquence du réseau, qu'il serait ensuite impossible de supprimer
• Interdit : percer, chauffer ou entailler le collecteur, les cosses, les bagues collectrices et les barres de l'enroulement amortisseur
• Interdit : toucher à la frette, aux têtes de bobines, aux bobines d'excitation et à leur isolation ; toute intervention ici annule la garantie de la réparation
• Les masses magnétiques ne conviennent que comme masses d'essai, le temps de la mesure, et uniquement là où le champ de fuite magnétique ne les déplacera pas

Un mot à part sur les régimes élevés. Si le régime de travail est proche de la première fréquence critique — le régime auquel l'arbre entre en résonance —, le rotor commence à fléchir, et deux plans peuvent ne pas suffire : une correction qui supprime la vibration au régime de travail dégradera le comportement à l'accélération. Nous vérifions l'applicabilité de la procédure habituelle à bas régime à de tels rotors selon l'édition en vigueur de l'ISO 21940-12, et nous disons franchement quand la place de la machine est sur un banc.

Sources : ISO 21940-12:2016

Quand ce n'est pas possible sur site

Quand il est plus honnête de déposer le rotor. Si la machine part de toute façon en démontage, si un document attestant la qualité de l'équilibrage par classe G est nécessaire, si le rotor est flexible ou si aucun plan n'est accessible, le banc en atelier est plus précis et, au final, moins coûteux. Une comparaison des approches figure dans un article séparé sur l'équilibrage sur site et en atelier, et après le remontage, nous effectuons une mesure de contrôle et, si nécessaire, un ajustement.

Ce que vous obtenez et comment commander

À l'arrivée, vous n'avez pas seulement une machine silencieuse, mais aussi des chiffres exploitables par la suite : à comparer avec la prochaine mesure, à montrer à l'organisme de réparation, à intégrer au plan de maintenance.

Le diagnostic vibratoire avec rapport coûte 300 EUR par machine, l'équilibrage ajoute à partir de 250 EUR, la facture minimale par visite est de 500 EUR. Le calculateur du site donne un calcul précis pour votre machine : il tient compte du nombre de rotors sur le site, du nombre de plans de correction, de leur accessibilité, du volume de diagnostic et de l'éloignement. Basés à Vila Nova de Gaia, près de Porto, nous intervenons dans tout le Portugal. Un diagnostic sans équilibrage est aussi un résultat de visite à part entière : parfois, tout l'apport consiste à vous éviter de dépenser de l'argent en masses, et à vous faire porter le collecteur en rectification.

• Un rapport avec la vibration initiale et résiduelle pour chaque palier et chaque direction, séparément le niveau global en mm/s RMS et séparément la composante 1x
• Les spectres avant et après, pour voir ce qui a précisément chuté et ce qui reste
• Le régime, le mode, le courant d'excitation et la charge au moment des mesures, le schéma des points de pose des capteurs
• Les masses, rayons et positions des masses posées, avec description du mode de fixation
• Les mesures de battement du collecteur ou des bagues collectrices, si elles ont été effectuées, et une conclusion sur le porte-balais
• Une évaluation de la vibration globale par zones selon la partie applicable de l'ISO 20816, avec indication de l'édition, de la bande de fréquences, du type de paliers et des points de mesure
• Un calcul de la tolérance de balourd résiduel selon les classes G de l'ISO 21940-11, si la masse du rotor, le régime et le rayon de correction sont connus
• Une liste séparée de ce que l'équilibrage ne résout pas, avec l'ordre de travaux recommandé
• Les coefficients d'influence de cette machine, sauvegardés : la prochaine correction se fera sans masses d'essai

• Type de machine : induit de machine à courant continu ou rotor de générateur, synchrone à pôles saillants, à pôles lisses, à bagues collectrices ou sans balais
• Puissance, régime nominal, tension et type d'entraînement, et pour un groupe sur châssis commun, le type et le nombre de cylindres du diesel
• Ce qui a été fait avant l'apparition de la vibration : réparation, remplacement de la frette, rectification du collecteur, remplacement des roulements, nouveau ventilateur ou demi-accouplement
• Photos des deux côtés : flasques-paliers, collecteur ou bagues collectrices capot déposé, ventilateur, demi-accouplement, châssis et plots antivibratoires
• Les mesures de vibration existantes, le rapport d'équilibrage sur banc du rotor, les relevés de rondes
• S'il est possible de décharger et d'arrêter la machine, quels créneaux sont disponibles, et si la garantie de l'organisme de réparation est en vigueur

AXILINE, ce sont des ingénieurs qui conçoivent et fabriquent les appareils Balanset, et qui les utilisent eux-mêmes pour équilibrer sur site. C'est pourquoi nous venons aussi bien sur site que nous vendons l'appareil à ceux qui veulent le faire par leurs propres moyens. L'équilibrage d'un induit selon la procédure standard est à la portée du service d'exploitation, et les cas complexes sur ces machines sont presque toujours diagnostiques : collecteur, frette, excitation, entraînement. Ne confondez pas trois évaluations : la ligne de tolérance dans le logiciel signifie seulement que la 1x résiduelle est en dessous de la cible saisie ; l'état de la machine s'évalue par la vibration globale et les zones de l'ISO 20816 ; la qualité de l'équilibrage du rotor, par le balourd résiduel en g·mm/kg selon les classes G de l'ISO 21940-11.

Sources : ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-11:2016 · Spécifications fabricant Balanset-1A

Questions fréquentes

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