La vitesse de rotation des turbines hydrauliques est relativement faible, notamment pour les turbines verticales. Afin de générer un courant alternatif de 50 Hz, le générateur de turbine hydraulique utilise une structure à plusieurs paires de pôles magnétiques. Un générateur de turbine hydraulique tournant à 120 tours par minute nécessite 25 paires de pôles magnétiques. La visualisation d'une telle structure étant complexe, cet article présente un modèle de générateur de turbine hydraulique à 12 paires de pôles magnétiques.
Le rotor de l'hydrogénérateur est de type à pôles saillants. La figure 1 illustre la culasse et le pôle magnétique du générateur. Ce dernier est fixé sur la culasse magnétique, qui constitue le cheminement des lignes de champ magnétique du pôle. Chaque pôle est bobiné avec une bobine d'excitation, alimentée soit par un générateur d'excitation installé à l'extrémité de l'arbre principal, soit par un système d'excitation externe à thyristors (alimenté par l'anneau collecteur de la bobine d'excitation).
Le joug est installé sur le support du rotor, l'arbre principal du générateur est installé au centre du support du rotor et le générateur d'excitation ou l'anneau collecteur est installé à l'extrémité supérieure de l'arbre principal.
Le noyau de fer du stator de la génératrice est constitué de feuilles d'acier au silicium présentant une bonne conductivité magnétique. De nombreuses encoches, réparties uniformément sur la circonférence intérieure du noyau, servent à loger les bobines du stator.
Les bobines du stator sont intégrées dans les encoches du stator pour former des enroulements triphasés ; chaque enroulement de phase est composé de plusieurs bobines disposées selon certaines règles.
L'hydrogénérateur est installé sur un pilier en béton, sur lequel repose le bâti. Ce dernier sert de support au noyau de stator et à l'enveloppe de l'hydrogénérateur. Il contribue à abaisser la température de l'air de refroidissement du générateur. Un châssis inférieur, muni d'une butée sur laquelle est fixé le rotor, est également installé sur le pilier. Cette butée supporte le poids du rotor, les vibrations, les chocs et autres contraintes.
Installez le noyau de fer et le bobinage du stator sur le châssis. Insérez le rotor au centre du stator, en ménageant un léger jeu. Le rotor est supporté par le palier de butée du châssis inférieur et peut tourner librement. Installez le châssis supérieur. Un palier de guidage, placé en son centre, empêche les vibrations de l'arbre principal du générateur et le maintient stablement en position centrale. Posez le plateau supérieur, installez le porte-balais ou le moteur d'excitation, et vous obtenez un générateur hydroélectrique.
Une rotation du rotor du modèle d'hydrogénérateur induit 12 cycles de force électromotrice triphasée. Lorsque le rotor tourne à 250 tours par minute, la fréquence du courant alternatif est de 50 Hz.
Date de publication : 28 mars 2022
