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Alternateurs & Turbo-alternateurs

Groupe turbo-alternateur 25 Mva
Groupe turbo-alternateur 25 Mva

Par définition, un turbo-alternateur est l'accouplement d'une turbine et d'un alternateur en vue de transformer la puissance mécanique d'un fluide en mouvement en électricité.Par définition, un turbo-alternateur est l'accouplement d'une turbine et d'un alternateur en vue de transformer la puissance mécanique d'un fluide en mouvement en électricité.Dans le langage lié aux métiers de l’électromécanique, le terme de turbo- alternateur est également utilisé pour un alternateur tournant à 3000tr/mn (rotor à pôles lisses).

Les alternateurs sont des machines tournantes qui convertissent l'énergie mécanique fournie au rotor en énergie électrique à courant alternatif. Le rotor est l'inducteur. Il peut être constitué d'un aimant permanent (générant donc un champ constant), dans ce cas la tension délivrée par la machine n'est pas réglable. Plus couramment, et dans la gamme de matériels qui nous concerne, un électro-aimant assure l'induction. Ce bobinage est alimenté en courant continu, soit à l'aide d'un collecteur à bagues amenant une source extérieure, soit par un excitateur à diodes tournantes et sans balais. Un système de régulation permet l'ajustement de la tension et de la phase du courant produit.

Les alternateurs sont des machines tournantes qui convertissent l'énergie mécanique fournie au rotor en énergie électrique. Le rotor est l'inducteur. Il peut être constitué d'un aimant permanent (générant donc un champ constant), dans ce cas la tension délivrée par la machine n'est pas réglable. Plus couramment, et dans la gamme de matériels qui nous concerne, un électro-aimant assure l'induction. Ce bobinage est alimenté en courant continu, soit à l'aide d'un collecteur à bagues amenant une source extérieure, soit par un excitateur à redresseurs tournants et sans balais. Le rotor est excité en tournant et crée un champ magnétique tournant. Il va générer des forces électromotrices dans chacune des phases de l’enroulement du stator  (induit).  Un système de régulation permet l'ajustement de la tension et de la phase du courant produit.Les alternateurs sont des machines tournantes qui convertissent l'énergie mécanique fournie au rotor en énergie électrique. Le rotor est l'inducteur. Il peut être constitué d'un aimant permanent (générant donc un champ constant), dans ce cas la tension délivrée par la machine n'est pas réglable. Plus couramment, et dans la gamme de matériels qui nous concerne, un électro-aimant assure l'induction. Ce bobinage est alimenté en courant continu, soit à l'aide d'un collecteur à bagues amenant une source extérieure, soit par un excitateur à redresseurs tournants et sans balais. Le rotor est excité en tournant et crée un champ magnétique tournant. Il va générer des forces électromotrices dans chacune des phases de l’enroulement du stator  (induit).  Un système de régulation permet l'ajustement de la tension et de la phase du courant produit.

Les machines synchrones (alternateurs et moteurs) étant amenées à devoir fonctionner sur des longues périodes sans entretien, le système d’excitation à redresseurs tournants qui ne nécessite que très peu de maintenance a remplacé progressivement le système d’excitation par bagues et balais. Les systèmes d’excitation à redresseurs tournants sont également appelés alternateurs inversés.

Leur maintenance des alternateurs est basée sur 3 niveaux:

  • Les contrôles annuels (ou maintenance mineure): sont basés sur des contrôles électriques et des inspections visuelles. Ces inspections visuelles ne sont pas à négliger car elles peuvent être riches en informations sur l’état de dégradation et de vieillissement de l’alternateur (pollution, décharges partielles,…). Il est important à ce stade de s’attarder sur l’état de vieillissement des isolants et de contrôler les grandeurs électriques en fonction de l’état de pollution. Le suivi de l’évolution dans le temps de ces données électriques est souvent riche d’enseignements.
  • Les contrôles annuels (ou maintenance mineure): sont basés sur des contrôles électriques et des inspections visuelles. Ces inspections visuelles ne sont pas à négliger car elles peuvent être riches en informations sur l’état de dégradation et de vieillissement de l’alternateur (pollution, décharges partielles,…). Il est important à ce stade de s’attarder sur l’état de vieillissement des isolants et de contrôler les grandeurs électriques en fonction de l’état de pollution. Le suivi de l’évolution dans le temps de ces données électriques est souvent riche d’enseignements.
  • La maintenance partielle: elle reprend les contrôles annuels auxquels nous associons les contrôles mécaniques (contrôle des paliers). Dans le cas de paliers lisses, il est nécessaire de contrôler les jeux de fonctionnement ainsi que les jeux des étanchéités. Dans la mesure du possible, le contrôle du portage de l’arbre sur les coussinets peut être réalisé. Il est peut être intéressant de profiter de l'arrêt de l'unité pour approfondir l'inspection visuelle en y associant si possible un contrôle endoscopique. La périodicité de cette maintenance dépend du mode de fonctionnement de l'alternateur. L'ordre de grandeur de 3 à 4 ans est souvent d'application.• La maintenance majeure: elle consiste sur site ou en atelier, à extraire le rotor. Dans ce cas tous les organes de l'alternateur sont totalement accessibles et il est aisé de procéder au nettoyage et à l’inspection complète des différents organes de l’alternateur.  Comme précédemment, la périodicité de cette maintenance dépend du mode de fonctionnement. On parle généralement de révision décennale.

 

Que ce soit d’un point de vue mécanique, électrique et thermique, les phases de démarrages sont très contraignantes pour les alternateurs, et les machines tournantes électriques d’une manière générale.  Pour cela, un fonctionnement en continu est préférable à une marche alternée. Les isolants présents, qui plus est lorsqu’ils sont vieillissants, sont très sensibles à l’humidité et à la pollution. Pour cela, il est important de préserver l’alternateur, lorsqu’il est à l’arrêt, des reprises d’humidité.Que ce soit d’un point de vue mécanique, électrique et thermique, les phases de démarrages sont très contraignantes pour les alternateurs, et les machines tournantes électriques d’une manière générale.  Pour cela, un fonctionnement en continu est préférable à une marche alternée. Les isolants présents, qui plus est lorsqu’ils sont vieillissants, sont très sensibles à l’humidité et à la pollution. Pour cela, il est important de préserver l’alternateur, lorsqu’il est à l’arrêt, des reprises d’humidité.TECHNIQUASSISTANCE peut vous aider à assurer le suivi des vos installations, peut vous aider dans les prises de décisions et de choix techniques, et peut vous assister dans la réalisation de diagnostics.

Dans le milieu industriel nous rencontrons deux types d’alternateurs :