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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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Lire l’articleAuteur(s)
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Michel VERRIER : ALSTOM Principal Mechanical Engineer
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Pascal CHAY : ALSTOM Principal Electrical Engineer
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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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1. Technologie
Le plan coupe de la (figure 4) permet d'identifier les organes principaux d'un turboalternateur.
1.1 Stator
Le circuit magnétique est constitué de tôles magnétiques (figure 1) à faibles pertes, isolées entre elles par des couches de vernis ou un traitement chimique. Les conditions limites de transport incitent, pour de grands turboalternateurs à carcasse monobloc, à utiliser des tôles à cristaux orientés qui procurent un avantage de dimension (diamètre extérieur du tore minimal) et de masse appréciable. Le gain de masse maximal est obtenu pour une orientation des cristaux dans le sens tangentiel, qui permet de réduire le diamètre extérieur du circuit magnétique.
Le circuit magnétique est fortement serré axialement pour éviter les vibrations relatives des tôles. Il est constitué d'un empilage de tôles magnétiques serrées par des tirants ou d'un tore assemblé par des barreaux soudés sur sa périphérie externe.
La forme de ses extrémités doit être étudiée pour éviter que les champs frontaux ne provoquent des échauffements locaux exagérés dans les parties massives ou dans le circuit magnétique lui-même. Les études électromagnétiques ainsi que les études thermiques sont réalisées pour le régime d'absorption de puissance réactive.
Différents procédés existent pour capter ou dévier ces inductions magnétiques parasites : gradins, plateaux lamellés en tôles magnétiques, écrans conducteurs en cuivre ou en aluminium.
HAUT DE PAGE1.1.2 Carcasse. Suspension élastique
La structure du stator des turboalternateurs de puissance supérieure à 500 MVA est conditionnée par les possibilités de transport adaptées au site considéré. La solution la plus fréquente comporte une carcasse monobloc autoportante (figure 2) permettant...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ANCEL (J.) - Bobinages des machines tournantes. Schémas. - [D 437] dans Génie électrique, Archives (1974).
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(2) - DE FURSAC (P.) - Bobinages des machines tournantes. Technologies. - [D 438] dans Génie électrique, Archives (1978).
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(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).
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(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...
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