Un générateur hydraulique est composé d'un rotor, d'un stator, d'un bâti, d'une butée axiale, d'un palier de guidage, d'un refroidisseur, d'un frein et d'autres composants principaux (voir figure). Le stator est principalement constitué d'un bâti, d'un noyau de fer, d'un bobinage et d'autres éléments. Le noyau du stator est fabriqué à partir de tôles d'acier au silicium laminées à froid et peut être assemblé en une seule pièce ou en plusieurs parties selon les conditions de fabrication et de transport. Le générateur à turbine hydraulique est généralement refroidi par un circuit d'air fermé. Les groupes de très grande puissance utilisent généralement l'eau comme fluide de refroidissement pour refroidir directement le stator. Si le stator et le rotor sont refroidis simultanément, il s'agit d'un groupe électrogène à double refroidissement interne par eau.
Afin d'accroître la capacité unitaire des hydrogénérateurs et de développer des unités de grande taille, de nombreuses technologies innovantes sont intégrées à leur structure pour améliorer leur fiabilité et leur durabilité. Par exemple, pour pallier la dilatation thermique du stator, une structure flottante et un support incliné sont utilisés, et le rotor adopte une structure en disque. Pour remédier au jeu de la bobine du stator, une bande d'amortissement sous un coin élastique est utilisée afin de prévenir l'usure de l'isolation des fils conducteurs. L'amélioration de la ventilation permet de réduire les pertes par vent et par courants de Foucault, contribuant ainsi à améliorer le rendement de l'unité.
Avec le développement des technologies de fabrication des turbines à pompe, la vitesse et la puissance des moteurs de générateurs augmentent également, permettant d'atteindre des puissances et des vitesses élevées. Parmi les centrales de stockage d'énergie construites dans le monde et équipées de moteurs de production d'électricité de grande puissance et à grande vitesse, on peut citer la centrale de pompage-turbinage de Dinowick (330 000 kVA, 500 tr/min) au Royaume-Uni.
Les limites de fabrication des moteurs de générateurs peuvent être améliorées grâce à l'utilisation d'un système de refroidissement interne à double eau. Le stator, le rotor et le noyau du stator sont refroidis directement par un courant d'eau ionisé. Le moteur du générateur (425 000 kVA, 300 tr/min) de la centrale hydroélectrique de Lakongshan, aux États-Unis, utilise également ce système de refroidissement interne à double eau.
Application du palier de butée magnétique. Avec l'augmentation de la puissance et de la vitesse des moteurs de générateurs, la charge axiale et le couple de démarrage augmentent également. L'utilisation d'un palier de butée magnétique, grâce à l'attraction magnétique qui s'oppose à la gravité, réduit la charge axiale sur le palier, les pertes par frottement latéral de l'arbre et la température du palier, améliorant ainsi le rendement du groupe électrogène et diminuant le couple de résistance au démarrage.
Date de publication : 5 novembre 2021
