Génératrice

Les génératrices convertissent l'énergie mécanique provenant de la turbine en énergie électrique à travers le phénomène d'induction électromagnétique.

Les types de génératrice

Il existe différents types de génératrices. On les classe généralement en 2 catégories :

  • les génératrices synchrones (alternateurs) à courant alternatif monophasé ou triphasé,
  • les génératrices asychrones à courant alternatif monophasé ou triphasé.

Une génératrice comporte 4 éléments, à savoir :

  • une partie fixe, le stator,
  • un élément en rotation, le rotor,
  • l'arbre de transmission relié au rotor,
  • l'entrefer séparant le rotor du stator.

Le stator constitue la partie induite. Il a pour rôle de recevoir l’induction produite par l’effet électromagnétique. Cette induction est générée par le mouvement de rotation du rotor, pour la transformer en courant électrique. Le schéma ci-dessous illustre la transformation d'énergie mécanique en énergie électrique. [2.1]

 

 -  Schéma de transmission typique turbine-multiplicateur-génératrice -
[source : nzdl ]

La production de notre électricité se fera à travers un courant alternatif triphasique, pour une connexion facile au réseau EDF.

La génératrice asychrone

La génératrice asynchrone se présente comme sur la figure ci-dessous.

- Éléments d'une Génératrice a-synchrone-
[Source : autodesarrollo-electricidadpratica] 

 

Le rotor se compose d'un certain nombre de barres en cuivre ou en aluminium, reliées électriquement par des bagues d'aluminium.

La figure ci-dessous illustre la réversibilité de la machine qui peut se présenter sous deux conventions : moteur et génératrice. Si le rotor tourne à une vitesse supérieure à celle du stator, il se déplace alors plus vite que le champ magnétique tournant du stator. Ceci signifie qu'une fois de plus le stator induit un courant dans le rotor. Plus le rotor tourne vite, plus la puissance transférée au stator sous la forme de la force électromagnétique est importante. Cette puissance est par la suite transformée en électricité fournie au réseau.

-  Graphique "couple-vitesse" pour une machine asynchrone triphasé -
[Source: wordpress]

 

Générateur synchrone ou alternateur

La génératrice synchrone se présente comme sur la figure ci-dessous.

- Parties d'une génératrice synchrone -

[source: autodesarrollo]

Le rotor, formé par des aimants permanents ou des bobines par lesquelles traverse une courant continu afin de créer un champ magnétique, est entraîné par la rotation de la turbine. Cela provoque un champ magnétique traversant successivement les trois bobines du stator déphasé de 120° mécanique. Le champ magnétique induist alors un courant triphasé avec une fréquence proportionnelle à la rotation, selon la formule :

$ f= p \times n = p \frac{N}{60}$

  • p est le nombre de paires de pôles,
  • N est le nombre de tours par minute.

 

Choix du générateur

Ayant présenté les 2 options on les compare en termes de :

• durabilité → On a besoin d'une machine robuste nécessitant une faible maintenance. Or, les génératrices asynchrones ont moins de parties meubles et sont donc plus robustes.

• coût → Le marché est plus compétitif pour les génératrices asynchrones, par conséquent, les prix baisseront plus facilement.

• facilité d'installation → Les deux génératrices ont plus ou moins la même difficulté d'installation.

• fréquence déterminée par le réseau​ → Elle est imposée par EDF à 50 Hz.

Au vu des caractéristiques de notre projet, on choisit alors la génératrice asynchrone quelle que soit la turbine choisie.

-   Caractéristiques et dimensions de la génératrice choisi -
[source: gensets]

 

Après avoir étudié les types de génératrices sur le marché et pris en compte les caractéristiques mentionnées, nous avons choisi​ la génératrice asychrone de courant alternatif triphasique pour les avantages qu'elle présente à la connexion au réseau,  la simplicité d'installation sur le site et la disponibilité sur le marché​.