La vitesse des turbines hydrauliques est relativement faible, notamment celle des turbines verticales. Pour produire du courant alternatif de 50 Hz, le générateur de la 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 structure d'un si grand nombre de pôles magnétiques étant difficile à visualiser, ce cours présente un modèle de générateur de turbine hydraulique à 12 paires de pôles magnétiques.
Le rotor de l'hydrogénérateur est de structure à pôles saillants. La figure 1 illustre le culasse magnétique et les pôles magnétiques du générateur. Ces pôles sont fixés sur la culasse, qui constitue le trajet des lignes de champ magnétique. Le modèle de générateur possède 24 pôles magnétiques entre le nord et le sud, chacun étant bobiné avec une bobine d'excitation. L'énergie d'excitation est fournie soit par le générateur d'excitation installé à l'extrémité de l'arbre principal, soit par un système d'excitation externe à thyristors (l'anneau collecteur alimentant 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 anneau collecteur est installé à l'extrémité supérieure de l'arbre principal.
Le noyau du stator du générateur est constitué de feuilles d'acier au silicium à bonne conductivité magnétique, et de nombreuses fentes sont réparties uniformément dans le cercle intérieur du noyau pour loger 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 précise.
Le générateur hydroélectrique est installé sur le pilier de turbine en béton coulé, lequel supporte le socle de la turbine. Ce socle sert de base à l'installation du stator et de l'enveloppe du générateur. Un dispositif de dissipation thermique est installé sur l'enveloppe du socle afin de réduire la température de l'air de refroidissement du générateur. Un châssis inférieur est également installé sur le pilier. Ce châssis inférieur est équipé d'une butée axiale, servant à installer le rotor du générateur. Cette butée axiale supporte le poids, les vibrations, les chocs et autres contraintes exercées sur le rotor.
Le noyau et la bobine du stator sont installés sur le bâti. Le rotor est inséré au centre du stator, avec un léger jeu. Supporté par la butée du bâti inférieur, il peut tourner librement. Le bâti supérieur est ensuite installé, et un palier de guidage est placé en son centre pour stabiliser l'arbre principal du générateur et éviter les vibrations. Après la pose du plancher de la plateforme supérieure et l'installation du porte-balais ou du moteur d'excitation, le générateur hydraulique est assemblé.
La rotation du rotor du générateur hydraulique induit une force électromotrice triphasée alternative de 12 Hz. À une vitesse de rotation de 250 tours par minute, la fréquence du courant alternatif généré est de 50 Hz.
Date de publication : 14 avril 2022
