En tant que source d'alimentation de secours, un groupe électrogène diesel doit fonctionner sans interruption pendant une longue période. Avec une telle charge, la température du groupe électrogène devient problématique. Pour garantir un fonctionnement continu et optimal, la température doit être maintenue dans une plage acceptable. Il est donc essentiel de comprendre les exigences en matière de température et les méthodes de refroidissement.
1. Exigences de température
Les exigences en matière d'élévation de température varient selon le niveau d'isolation des groupes électrogènes diesel. En général, la température de l'enroulement du stator, de l'enroulement d'excitation, du noyau de fer et de l'anneau collecteur est d'environ 80 °C en fonctionnement. Un dépassement de cette température entraîne une élévation de température excessive.
2. Refroidissement
Les générateurs, selon leur type et leur puissance, possèdent différents modes de refroidissement. Toutefois, le fluide frigorigène utilisé est généralement l'air, l'hydrogène ou l'eau. Prenons l'exemple d'un générateur synchrone à turbine : son système de refroidissement est fermé et le fluide frigorigène circule en circuit fermé.
① Refroidissement par air
Le refroidissement par air utilise un ventilateur pour faire circuler l'air. Cet air froid souffle sur les extrémités de l'enroulement du générateur, le stator et le rotor afin de dissiper la chaleur. L'air froid absorbe la chaleur et se transforme en air chaud. Après mélange, il est évacué par le conduit d'air du noyau de fer et refroidi par un refroidisseur. L'air refroidi est ensuite renvoyé au générateur pour être recyclé par un ventilateur et ainsi dissiper la chaleur. Les générateurs synchrones de moyenne et petite taille utilisent généralement ce type de refroidissement.
② Refroidissement à l'hydrogène
Le refroidissement à l'hydrogène utilise l'hydrogène comme fluide caloporteur, et ses performances de dissipation thermique sont supérieures à celles de l'air. Par exemple, la plupart des turbogénérateurs utilisent l'hydrogène pour leur refroidissement.
③ Refroidissement à l'eau
Le refroidissement par eau utilise un système de refroidissement interne à double circuit (stator et rotor). L'eau froide du circuit statorique circule du réseau externe jusqu'à l'anneau d'entrée d'eau installé sur le stator, puis alimente les serpentins par des conduites isolées. Après avoir absorbé la chaleur, elle est collectée par une conduite isolée et acheminée vers l'anneau de sortie d'eau fixé sur le châssis. Elle est ensuite rejetée dans le circuit d'eau extérieur au générateur pour y être refroidie. Le circuit de refroidissement du rotor entre d'abord par l'orifice d'entrée d'eau situé à l'extrémité latérale de l'arbre de l'excitatrice, puis s'écoule dans l'orifice central de l'arbre rotatif. Il circule ensuite par plusieurs orifices méridiens jusqu'au réservoir de collecte, puis alimente les serpentins par un tube isolé. Après avoir absorbé la chaleur, l'eau froide s'écoule dans le réservoir de sortie par une conduite isolée, puis vers le support de sortie par l'orifice de drainage situé sur le bord extérieur du réservoir, avant d'être évacuée par la conduite principale de sortie. L'eau présentant des performances de dissipation thermique bien supérieures à celles de l'air et de l'hydrogène, les nouveaux générateurs de grande puissance sont généralement refroidis par eau.
Date de publication : 8 août 2023
