L'hydrogénérateur 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 illustration). Le stator est principalement constitué d'un socle, d'un noyau en fer et d'enroulements. 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 refroidissement de la turbine hydraulique est généralement assuré par un système de refroidissement par air en circuit fermé. Les groupes de grande capacité 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'une turbine hydraulique à double refroidissement interne par eau.
Afin d'accroître la capacité unitaire de l'hydrogénérateur et de le transformer en une centrale de grande envergure, tout en améliorant sa fiabilité et sa durabilité, de nombreuses technologies innovantes ont été intégrées à sa structure. Par exemple, pour pallier la dilatation thermique du stator, on utilise une structure flottante et un support oblique, tandis que le rotor adopte une structure en disque. Pour éviter le desserrage des bobines du stator, des cales élastiques sont placées sous les bandes isolantes afin de protéger l'isolation des fils conducteurs. Enfin, la structure de ventilation a été optimisée pour réduire les pertes par vent et par courants de Foucault, contribuant ainsi à améliorer le rendement de la centrale.
Avec le développement des technologies de fabrication des turbines à pompes, la vitesse et la puissance des moteurs de générateurs augmentent également, permettant d'atteindre des performances élevées. Parmi les centrales de stockage d'énergie construites dans le monde et équipées de moteurs de générateurs de grande puissance et à grande vitesse, on peut citer la centrale de pompage-turbinage de Dinovic (330 000 kVA, 500 tr/min) au Royaume-Uni.
Grâce à l'utilisation d'un système de refroidissement interne par eau double, les bobines du stator et du rotor, ainsi que le noyau du stator, sont refroidis directement par de l'eau ionisée, ce qui permet d'accroître les limites de fabrication du moteur. Le moteur du générateur (425 000 kVA, 300 tr/min) de la centrale hydroélectrique de pompage-turbinage de La Kongshan, aux États-Unis, utilise également ce système de refroidissement interne par eau double.
Application des paliers de butée magnétiques. L'augmentation de la puissance du moteur du générateur entraîne une hausse de sa vitesse, et par conséquent de la charge axiale et du couple de démarrage. L'utilisation de paliers de butée magnétiques permet de compenser la charge axiale grâce à l'attraction magnétique, en opposition à la gravité. Ceci réduit la charge sur les paliers, les pertes par résistance axiale et leur température, améliorant ainsi le rendement du groupe électrogène et diminuant le couple de démarrage. Le moteur du générateur (335 000 kVA, 300 tr/min) de la centrale hydroélectrique de pompage-turbinage de Sanglangjing, en Corée du Sud, utilise des paliers de butée magnétiques.
Date de publication : 12 novembre 2021
