La vitesse des turbines hydrauliques est relativement faible, en particulier celle des turbines verticales. Pour produire un courant alternatif de 50 Hz, le générateur hydraulique adopte une structure à pôles magnétiques multiples. Pour un générateur hydraulique de 120 tours par minute, 25 paires de pôles magnétiques sont nécessaires. Comme il est difficile de visualiser la structure d'un trop grand nombre de pôles magnétiques, ce didacticiel présente un modèle de générateur hydraulique à 12 paires de pôles magnétiques.
Le rotor d'un générateur hydraulique adopte une structure à pôles saillants. La figure 1 illustre la culasse et le pôle magnétiques du générateur. Le pôle magnétique est installé sur la culasse, qui correspond à la trajectoire de sa ligne de champ magnétique. Le modèle de générateur comporte 24 pôles magnétiques entre le nord et le sud, chacun étant bobiné avec une bobine d'excitation. La puissance d'excitation est fournie par le générateur d'excitation installé à l'extrémité de l'arbre principal ou par un système d'excitation à thyristors externe (la bague collectrice alimente la bobine d'excitation).
Le joug magnétique 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 du stator du générateur est constitué de tôles d'acier au silicium avec une bonne conductivité magnétique, et de nombreuses fentes sont réparties uniformément dans le cercle intérieur du noyau pour intégrer la bobine du stator.
La bobine du stator est encastrée dans l'encoche du stator pour former un enroulement triphasé. Chaque enroulement de phase est composé de plusieurs bobines disposées selon une loi spécifique.
L'hydrogénérateur est installé sur le pilier de turbine en béton coulé, lequel est également installé avec le socle de turbine. Ce socle est la base d'installation du noyau du stator et de la coque de l'hydrogénérateur. Un dispositif de dissipation thermique est installé sur la coque de la base de turbine afin de réduire la température de l'air de refroidissement de l'alternateur. Le châssis inférieur est également installé sur le pilier. Ce châssis est équipé d'une butée destinée à accueillir le rotor de l'alternateur. Cette butée peut supporter le poids, les vibrations, les chocs et autres forces du rotor.
Le noyau et la bobine du stator sont installés sur la base. Le rotor est inséré au centre du stator et présente un léger espace entre celui-ci. Il est soutenu par la butée du châssis inférieur et peut tourner librement. Le châssis supérieur est installé, et le palier de guidage est placé au centre de celui-ci pour empêcher les vibrations de l'arbre principal du générateur et le maintenir stable en position centrale. Après la pose de la plateforme supérieure et l'installation du dispositif de balais ou du moteur d'excitation, un modèle de générateur hydraulique est installé.
La force électromotrice du courant alternatif triphasé de 12 cycles sera induite par la rotation du rotor modèle de l'hydrogénérateur. Lorsque la vitesse du rotor est de 250 tours par minute, la fréquence du courant alternatif généré est de 50 Hz.
Date de publication : 14 avril 2022
