En alimentant la turbine hydraulique avec de l'énergie potentielle ou cinétique, elle se met en rotation. En connectant le générateur à la turbine, celle-ci peut commencer à produire de l'électricité. En élevant le niveau d'eau pour alimenter la turbine, sa vitesse augmente. Ainsi, plus la différence de niveau d'eau est importante, plus l'énergie cinétique obtenue par la turbine est importante et plus l'énergie électrique convertible est élevée. C'est le principe de base de l'hydroélectricité.
Le processus de conversion d'énergie est le suivant : l'énergie potentielle gravitationnelle de l'eau en amont est convertie en énergie cinétique de l'écoulement. Lorsque l'eau traverse la turbine, l'énergie cinétique est transférée à celle-ci, qui entraîne le générateur pour transformer cette énergie cinétique en énergie électrique. Il s'agit donc d'un processus de conversion d'énergie mécanique en énergie électrique.
En raison des conditions naturelles différentes des centrales hydroélectriques, la capacité et la vitesse des groupes hydroélectriques varient considérablement. En général, les petits groupes hydroélectriques et les groupes hydroélectriques à grande vitesse entraînés par des turbines à impulsion adoptent principalement des structures horizontales, tandis que les groupes hydroélectriques à grande et moyenne vitesse adoptent principalement des structures verticales. La plupart des centrales hydroélectriques étant éloignées des villes, elles doivent généralement alimenter les charges par de longues lignes de transport. Le système électrique impose donc des exigences plus élevées en matière de stabilité de fonctionnement des groupes hydroélectriques : les paramètres du moteur doivent être soigneusement sélectionnés ; le moment d'inertie du rotor doit être important. De ce fait, l'apparence des groupes hydroélectriques diffère de celle des turbines à vapeur. Leur rotor est de grand diamètre et de courte longueur. Le temps de démarrage et de raccordement au réseau des groupes hydroélectriques est relativement court, et la répartition des opérations est flexible. Outre la production d'électricité générale, ils sont particulièrement adaptés aux unités d'écrêtement des pointes de consommation et aux unités de secours. La capacité maximale des groupes hydroélectriques atteint 700 000 kilowatts.
Quant au principe du générateur, les cours de physique du lycée sont très clairs. Son fonctionnement repose sur les lois de l'induction et de la force électromagnétiques. Par conséquent, le principe général de sa construction consiste à utiliser une conductivité magnétique et des matériaux conducteurs appropriés pour former un circuit magnétique et un circuit d'induction électromagnétique mutuelle afin de générer de l'énergie électromagnétique et de réaliser la conversion d'énergie.
Le générateur à turbine hydraulique est entraîné par une turbine hydraulique. Son rotor court et épais permet un démarrage et un raccordement au réseau rapides, et la répartition des opérations est flexible. Outre la production d'électricité générale, il est particulièrement adapté aux unités d'écrêtement des pointes de consommation et aux unités de secours. La puissance maximale des générateurs à turbine hydraulique atteint 800 000 kilowatts.
Le générateur diesel est entraîné par un moteur à combustion interne. Rapide à démarrer et simple d'utilisation, il est néanmoins coûteux à produire. Il est principalement utilisé comme alimentation de secours, ou dans les zones non desservies par le réseau électrique, ainsi que pour les centrales électriques mobiles. Sa puissance varie de quelques kilowatts à plusieurs kilowatts. Le couple de sortie sur l'arbre du moteur diesel est soumis à des pulsations périodiques, ce qui nécessite d'éviter les accidents de résonance et de rupture d'arbre.
La vitesse de l'hydrogénérateur détermine la fréquence du courant alternatif produit. Pour assurer la stabilité de cette fréquence, la vitesse du rotor doit être stabilisée. Pour ce faire, la vitesse de la machine motrice (turbine hydraulique) peut être contrôlée en boucle fermée. Le signal de fréquence du courant alternatif à envoyer est échantillonné et renvoyé au système de contrôle qui contrôle l'angle d'ouverture et de fermeture des aubes directrices de la turbine hydraulique afin de réguler la puissance de sortie de cette dernière. Grâce au principe de la rétroaction, la vitesse de l'alternateur peut être stabilisée.
Date de publication : 08/10/2022
