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 capacité utilisent généralement l'eau comme fluide de refroidissement pour refroidir directement le stator. Lorsque 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. Afin de remédier au jeu de la bobine du stator, une bande d'amortissement sous un coin élastique est utilisée pour 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 aux extrémités, 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.
L'utilisation d'un moteur de générateur à double refroidissement interne par eau permet de refroidir directement l'enroulement du stator, l'enroulement du rotor et le noyau du stator grâce à un système de refroidissement interne par eau ionisée, ce qui améliore les limites de fabrication du moteur. Le moteur de générateur (425 000 kVA, 300 tr/min) de la centrale hydroélectrique de pompage-turbinage de Lakongshan, aux États-Unis, utilise également ce système de refroidissement interne par double eau.
Application d'un 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 permet de compenser la charge axiale par une attraction magnétique opposée à la gravité, réduisant ainsi la charge sur le palier, les pertes par frottement latéral de l'arbre et la température du palier, améliorant le rendement du groupe électrogène et diminuant le couple de résistance au démarrage. Ce palier de butée magnétique a été adopté pour le moteur du générateur (335 000 kVA, 300 tr/min) de la centrale hydroélectrique de pompage-turbinage de Sanglangjing, en Corée du Sud.
Date de publication : 21 mars 2022
