IV.2. CHOIX DES EQUIPEMENTS ELECTRO-MECANIQUES
Il faudrait entendre par équipements
électromécaniques tout équipement électrique,
mécanique ou électromécanique qui transforme
l'énergie mécanique en énergie électrique ou encore
équipement qui aide à maintenir une bonne tenue la production de
l'énergie électrique (protection, excitation, alternateur,
transformateur, ...).
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Après avoir fait le choix sur les équipements
hydromécaniques, il nous faudra à présent, faire le choix
des équipements électromécaniques, mais nous ne nous
limiterons pas seulement au choix pour certains nous ferons aussi de petit
calcul de dimensionnement, pour d'autres par contre nous nous faciliterons la
tache à faire seulement le choix.
Figure 4.12 schéma simplifie
d'équipements électromécaniques
Nous parlerons, dans cette partie comme repris sur le
schéma ci-dessus
(figure.4.6) :
- Alternateur + son Excitation - Transformateurs
Cette caractéristique est obtenue grâce au champ
magnétique continu délivrée par l'excitation de la roue
polaire. C'est une condition imposée pour le
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IV.2.1. Choix de l'alternateur
Un alternateur est une machine qui transforme l'énergie
mécanique en énergie électrique, le courant qui y produit
en dit alternatif.
Le choix d'un alternateur s'effectue de plusieurs
manières selon que nous voulons avoir une grande puissance
mécanique à transforme en puissance électrique.
Le choix se fera en fonction :
- Du type d'alternateur
- De la puissance à développer
- De la vitesse de rotation
IV.2.1.1. Type d'alternateur
Il existe deux types qui sont utilisés pour la production
de l'énergie électrique :
- Alternateur synchrone - Alternateur asynchrone
Le choix entre ces types de générateur
dépend des conditions fixées pour l'exploitation de
l'aménagement hydroélectrique :
- Réseau interconnecté ou isolé
- Puissance active
- Puissance réactive
- Investissement
- Coût d'exploitation
- Encombrement pour la même puissance à
développer
a). La machine synchrone
- En réseau interconnecté, comme son nom l'indique.
La machine tourne en parfait synchronisme avec le réseau sur laquelle
elle est couplée. Elle est accrochée à la fréquence
du réseau.
Tableau 4.9. Comparaison de deux types
d'alternateur.
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fonctionnement de la machine « si la roue perd le
synchronisme » elle décroche et la machine ne peut alimenter le
réseau interconnecté.
- En réseau isolé, dans le cas, la machine
impose la fréquence au réseau électrique. Grâce
à son système d'excitation, elle peut alimenter tout le
réseau, pour autant que sa puissance soit suffisante. La
fréquence sera imposée et réglée par la vitesse de
rotation du groupe, donc par le régulateur de la turbine.
b). La machine asynchrone
- En réseau interconnecté à l'inverse de
la machine synchrone, la machine asynchrone n'est pas accrochée à
la fréquence du réseau. Elle tourne en glissant,
c'est-à-dire que sa vitesse de rotation est différente de
quelques pourcents par rapport à celle du champ tournant du
réseau. Elle est excité par le réseau lui-même ce
qui limite l'utilisation. En général la puissance au
réseau doit être supérieure d'au moins dix fois celle du
groupe asynchrone installé. D'autres parts lorsqu'il y a manque de
tension sur le réseau, le groupe ne peut plus fonctionner en
autarcie.
- En réseau isolé (dans certains cas de
microcentrale 50 KW) il est possible d'utiliser un groupe asynchrone
triphasé sur un réseau isolé à charge
monophasée, l'excitation est fournie par des condensateurs. Il est
même possible d'alimenter le réseau isolé en
triphasé car lorsque le rotor est entraîné, il y a une
faible tension rémanente produisant un petit flux qui permet
d'auto-exciter la machine ou ne pourra toutefois alimenter que les charges
ohmiques, car la machine ne peut pas produire d'énergie
réactive.
c). Comparaison entre l'alternateur synchrone et
alternateur asynchrone
La comparaison est synthétisée dans le tableau 4.9
pour nous faciliter sur le
choix.
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|
Synchrone
|
Asynchrone
|
|
Excitation
|
Oui
|
Non
|
|
Réglage de la tension possible
|
Oui
|
Non
|
|
Réglage de la puissance réactive possible
|
Oui
|
Non
|
|
Alimentation sur le réseau interconnecté
|
Oui
|
Non
|
|
Alimentation d'un réseau isolé possible
|
Oui
|
Non (sauf cas spécial)
|
|
Synchronisation nécessaire à la mise en oeuvre sur
le réseau
|
Oui
|
Non
|
|
Rendement
|
Supérieur
|
Faible
|
|
Coût d'investissement
|
Cher (par KW installé)
|
Moins cher
|
|
Coût d'exploitation
|
Cher (dépend de la puissance installée)
|
Moins cher
|
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Construction
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Complète
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Plus simple
|
Notre choix se porte sur l'alternateur synchrone parce que :
- Notre réseau est interconnecté
- Notre centrale débitera une grande puissance très
supérieure à 100 KW (ou il est possible d'utiliser un alternateur
synchrone, etc.
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