Alternateur

ALTERNATEUR
Fonctionnement &Exploitation

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TABLE DES MATIERES
PREMIERE PARTIE……………………………………………………………..
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I- GENERALITES :……………………………………………………………… 04
II- ALTERNATEUR MONOPHASE……………………………………………. 08
1- Angle électrique et coefficient de bobinage …………………………………. 08
1-1- Angle électrique ……………………………………………………………… 08
1-2- Coefficient de bobinage……………………………………………………… 11
2- Calcul de la f.e.m d’un alternateur ………………………………………….. 12
3- Alternateur en charge réaction d’induit ……………………………………… 15
3-1- Charge ohmique……………………………………………………………… 15
3-2- Charge inductive……………………………………………………………… 18
3-3- Charge capacitive……………………………………………………………. 19
III- REGLAGE EN CHARGE D’UN ALTERNATEUR …………………….. 20
1- Diagramme de fonctionnement ……………………………………………….. 22
1-1- Paramètre influents………………………………………………………….. 22
1-2- Diagrammes…………………………………………………………………… 23
2- Conclusion ……………………………………………………………………. 24
DEUXIEME PARTIE : EXPLOITATION……………………………………… 25
I- ALTERNATEUR TRIPHASE ………………………………………………… 25
1- Généralités……………………………………………………………………... 25
2- Alternateur triphasé à plusieurs paires de pôles……………………………….. 26
3- Puissances électriques………………………………………………………….. 28
4- Fonctionnement en charge d’un alternateur…………………………………… 29
4-1- Débit sur un ou plusieurs récepteurs isolés………………………………… 29
4-2- Débit sur un réseau puissant comportant d’autres générateurs…………. 30
II- EXCITATION DE L’ALTERNATEUR ……………………………………. 32
1- Généralités……………………………………………………………………... 32
2- Différents modes d’excitation…………………………………………………. 33
2-1- Excitation shunt (ou parallèle)…………………………………………….. 33
2-2- Excitation séparée ……………………………………………………. 34
2-3- Excitation indépendante……………………………………………………... 35
2-4- Excitation statique……………………………………………………………. 37
2-5- Excitation série……………………………………………………………….. 39

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III- COUPLAGE DES ALTERNATEURS SUR LE RESEAU :……………… 41
1- La valeur efficace des tensions alternateur et réseau doit être la même……….. 43
2- La fréquence et la période des tensions alternateur et réseau devront être les
mêmes …………………………………………………………………………
44
3- Les tensions de l’alternateur et du réseau doivent être en phase ……………… 46
3-1- Expérience 1(comportement des lampes de phase)……………………… 47
3-2- Expérience 2 ………………………………………………………………….. 48
4- L’ordre de succession des phases des tensions alternateur et réseau doivent
être les mêmes …………………………………………………………………
49
5- Appareils nécessaires pour effectuer le couplage d’un alternateur sur réseau… 52
6- Opérations de couplage et mise en charge de l’alternateur……………………. 53
6-1- Opérations de couplage …………………………………………………….. 53
6-2- Mise en charge d’un alternateur couplé à un réseau……………………. 54
IV- DIAGRAMME DE MARCHE D’UN ALTERNATEUR………………… 54
1- Diagramme de marche………………………………………………………… 54
2- Diagramme des puissances ……………………………………………………. 57
V- PERTES DANS LES TURBOALTERNATEURS………………………….. 58
1- Différentes pertes de l’alternateur……………………………………………... 58
1-1- Pertes Joule…………………………………………………………………… 58
1-2- Les pertes Joule supplémentaires………………………………………….. 59
1-3- Les pertes par courant de Foucault………………………………………... 59
1-4- Pertes par hystérésis…………………………………………………………. 60
1-5- Pertes par ventilation de l’alternateur…………………………………….. 60
1-6- Pertes par frottement………………………………………………………… 60
1-7- Pertes supplémentaires……………………………………………………… 60
2- Importance des pertes dans un alternateur de 125 MW………………………. 61
VI- REGULATION DE LA PUISSANCE ET DE LA FREQUENCE………. 63
1- Fonctionnement des réseaux………………………………………………....... 63
1-1- Equilibre entre la production et la consommation………………………. 63
1-2- Moyens de compensation de l’énergie réactive………………………….. 64
2- Domaine de fonctionnement de l’alternateur…………………………………. 65
2-1- Puissances et couples synchronisants…………………………………. 65
2-2- Fonctionnement en alternateur………………………………………… 66
2-3- Modifications des puissances………………………………………….. 67
2-4- Couple synchronisant- stabilité………………………………………... 68
2-5- Limite de fonctionnement d’un alternateur……………………………. 69
3- Système de régulation et de la commande……………………………………… 71
3-1- Rôle de la régulation et de la commande…………………………………. 71
3-2- Principe de fonctionnement d’un régulateur de vitesse……………….. 72
3-3- Comportement des groupes couplés en parallèle………………………... 74
4- Réglage de la vitesse du turboalternateur…………………………………….. 76
4-1- Régulateur de vitesse mécanique………………………………………….. 76

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4-2- Régulateur de vitesse hydraulique………………………………………… 78
5- Réglage de la tension ………………………………………………………… 80
5-1- Le régulateur de tension……………………………………………………. 80
5-2- Réglage de la tension………………………………………………………… 83
5-3- Schéma type d’un circuit d’excitation composante………………………. 87
VII- LES DIFFERENTS ESSAIS DES ALTERNATEURS…………….. 90
1- Essais en cours de montage……………………………………………………. 90
2- Essais de réception et essais spéciaux…………………………………………. 90
VIII- INCIDENTS TYPIQUES ALTERNATEUR……………………………... 91

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PREMIERE PARTIE
I- GENERALITES :
L’alternateur est une machine tournante dont le rôle est la transformation de
l’énergie mécanique en énergie électrique.
L’alternateur est une machine « Génératrice de courant alternatif »
Les alternateurs peuvent être :
• Polyphasés
• Monophasés
On distingue parmi les alternateurs :
• Les alternateurs Basse Tension (220-380 V) utilisés principalement pour
groupes de secours
• Les alternateurs Haute tension dont les valeurs des tensions sont fonction
des puissances, utilisés dans les centrales électrique.
Exemple :
5,65 KV pour les puissances inférieures à 40 MW
10,3 KV pour les puissances de 40 MW à 80 MW
15,5 KV pour les puissances de 80MW à 125 MW
20 KV est la tension généralement adoptée pour les groupes de 250 MW-600 MW
et plus
- Les alternateurs de centrales hydrauliques entraînés par des turbines hydrauliques,
se caractérisent par l’appellation « d’alternateurs à pôles saillants »
- Les alternateurs des centrales thermiques entraînés par des turbines à vapeur ou à
gaz, se caractérisent par l’appellation : « d’alternateurs à pôles lisses ».
(turboalternateurs).
On peut aussi distinguer :
- Des alternateurs à axe horizontal
- Des alternateurs à axe vertical
Des alternateurs couplés à des turbines à vapeur, à gaz, diesel sont toujours à
axe horizontal.
Ceux qui sont couplés à des turbines hydrauliques peuvent être à axe horizontal
ou à axe vertical suivant les hauteurs des chutes d’eau.