Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les turboalternateurs sont des alternateurs entraînés à grande vitesse de rotation par une turbine à vapeur ou une turbine à gaz. La puissance unitaire des turboalternateurs et la structure des réseaux et des centrales ont considérablement évolué depuis les débuts de l'électrification. Cet article présente tout d’abord les organes principaux d’un turboalternateur (stator, rotor, paliers et auxiliaires), avant de s’attarder sur son fonctionnement, avec notamment ses types de refroidissement. La turbine à vapeur reste l’entraînement le plus courant pour les grandes puissances, la turbine à combustion connaît depuis ces dernières années une progression importante, liée à sa facilité de mise en œuvre et ses bas coûts d’investissement.
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Turboalternators are alternators driven at high rotating speed by a vapor turbine or a gas turbine. The unit power of turbogenerators and the structure of the networks and power stations have considerably evolved since the beginnings of electrification. This article firstly presents the main parts of a turboalternator (stator, rotor, bearings and auxiliary bearings) before focusing on its functioning and in particular on its types of cooling. The vapor turbine remains the most common driving system for high powers and the combustion turbine has undergone a significant progression over the last few years due to its easy implementation and low investment costs.
Auteur(s)
-
Michel VERRIER : ALSTOM Principal Mechanical Engineer
-
Pascal CHAY : ALSTOM Principal Electrical Engineer
-
Mathieu GABION : Abylsen Document Engineer - Mise à jour du dossier de Gilbert RUELLE
INTRODUCTION
Les turboalternateurs sont des alternateurs entraînés à grande vitesse de rotation par une turbine à vapeur ou une turbine à gaz (plus souvent appelée turbine à combustion). Ils sont constitués de pôles lisses (encoches usinées par fraisage) et non de pôles saillants.
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Technologie4. Conclusion
La puissance unitaire des groupes générateurs et la structure des réseaux et des centrales ont considérablement évolué depuis les débuts de l'électrification. Dans chaque pays, ces facteurs dépendent des ressources locales, de l'état de développement du pays, des fluctuations du prix du pétrole et du gaz, des positions prises par l'opinion publique et, particulièrement en Europe, des rejets de carbone.
Dans les pays à forte industrialisation, où les ressources hydrauliques sont déjà largement exploitées, l'équipement actuel est réalisé essentiellement à partir de centrales thermiques, à combustible fossile ou nucléaire, et des centrales à turbine à gaz qui fournissent la puissance de base, la puissance de pointe étant assurée par les centrales hydrauliques anciennes, des groupes à turbines à combustion et des centrales de pompage qui transfèrent l'énergie des heures creuses aux heures de pointe.
En France, l'évolution de la production brute primaire d'énergie électrique est donnée ci-après.
Ce tableau montre très nettement l'influence des décisions économiques prises en 1974 après la première crise pétrolière, qui ont conduit à prévoir pour la France un programme d'équipement nucléaire important. Cet équipement a permis au pays une indépendance énergétique et une solidité de réseau reconnue.
La tendance actuelle, suite aux nouvelles augmentations du prix de l'énergie fossile et aux nouvelles recommandations relatives à la limitation des émissions de CO2 , est de privilégier les solutions sans carbone.
L'expérience française a montré depuis plus de 20 ans que la solution nucléaire était sûre et permet de respecter ces recommandations.
D'autres pays s'engagent massivement sur la solution nucléaire civile (Chine, USA, Finlande, etc.).
En ce qui concerne les performances des alternateurs (groupes fossiles et nucléaires), l'évolution de la puissance unitaire dans l'histoire est indiquée pour information sur la figure 19.
Dans la continuité des techniques actuelles, le problème de l'augmentation de puissance des turbines à vapeur est dominé par l'importance du débit de vapeur à manipuler, traduit par les dimensions des tuyauteries et surtout des parties basse pression de la turbine.
Il est possible en conservant la structure actuelle, mais au prix de l'utilisation d'alliages de titane...
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ANCEL (J.) - Bobinages des machines tournantes. Schémas. - [D 437] dans Génie électrique, Archives (1974).
-
(2) - DE FURSAC (P.) - Bobinages des machines tournantes. Technologies. - [D 438] dans Génie électrique, Archives (1978).
-
(3) - BARRET (P.) - Machines synchrones. Fonctionnement en régime permanent. - [D 480] dans Génie électrique, Archives (1978).
-
(4) - BARRET (P.) - Machines synchrones. Excitation. - [D 492] dans Génie électrique, Archives (1973).
-
(5) - HEUILLARD (J.-F.) - Machines synchrones. Dimensionnement électromagnétique. - [D 495] dans Génie électrique, Archives (1982).
-
(6) - HEUILLARD (J.-F.) - Refroidissement des machines tournantes, Calcul des températures des stators et des enroulements des rotors. - [D 448]...
ANNEXES
CHATELAIN (J.) - Machines électriques TOME 1. - Dunod (1983).
CHATELAIN (J.) - Machines électriques TOME 2. - Dunod (1983).
HAUT DE PAGE
Toute la série des normes IEC.60034 et plus particulièrement :
IEC.60034-1 - 04-04 - Ed.11.0 – Rotating Electrical Machines – part 1 : Rating and performance - -
IEC.60034-3 - 11-07 - Ed.1.0 – Rotating Electrical Machines – part 3 : Specific requirements for synchronous generators driven by steam turbines or combustion gas turbines - -
IEC.60034-14 - 03-07 - Ed.3.0 – Rotating Electrical Machines – part 14 : Mechanical vibration of certain machines with shaft heights 56 mm and higher – Measurement, evaluation and limits of vibration severity - -
HAUT DE PAGE3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Pour ces grosses machines, la vente n'est pas faite par des distributeurs, mais le constructeur livre en général un ensemble turbo-alternateur, comprenant la turbine, l'alternateur et bien...
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