Contraintes mécaniques sur un rotor de turbo-alternateur

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Contraintes mécaniques sur un rotor de turbo-alternateur, fiche de mécanique de 3 pages



Pour certains calculs, en particulier le dimensionnement, on définit A, la densité de courant par unité de longueur à la périphérie de l'alésage du stator, dénommée densité linéique ou encore charge linéique en ampères - conducteurs par mètre. Pour un enroulement réparti sur toute la périphérie et comportant q phases à N spires en série parcourues par un courant efficace I, on a

Extraits

[...] Ordre de grandeur:A est de l'ordre de 150.10 A/m pour les alternateurs de très petite puissance.Pour un moteur synchrone de 12 MW, à rotor à pôles saillants, on a relevé les valeurs suivantes Longueur du fer stator : 1020 mm- Diamètre d'alésage : 3310 mm- Charge linéique au stator : 739 Ampères conducteurs / cm.- Induction dans l'entrefer : 0,92 T (en charge, à tension nominale) 1 La puissance apparente de l'alternateur (fonctionnant à fréquence constante) est : avec courant de sortie de l'alternateur : En définitive, on obtient: avec : Application numérique: Étude d'un turboalternateur de 1485 MW Puissance apparente Sn = 1650 MVA, vitesse de rotation 1500 tr/min, couplage étoileTension nominale 20 kV, fréquence 50 Hz, intensité nominale 48 kAMasse du rotor 240 tonnes, masse du stator 505 tonnesEntrefer e = 9,5 cmCoefficient de bobinage k = 0,913, nombre de conducteurs en série par phase N=14Charge linéique A = induction maximale B = 0,96 T Calcul du diamètre D du rotor: L'expression de Sn permet de trouver la longueur L du rotor: A la périphérie du rotor de rayon la vitesse tangentielle est: A la périphérie du rotor, l'accélération centrifuge est, à la vitesse Cette valeur représente approximativement 2660 fois l'accélération de la pesanteur ! La force centrifuge vaut alors: Le moment d'inertie du rotor vaut: L'énergie cinétique correspondante vaut alors: Quelle devrait être la masse d'un train roulant à 200 km/h, soit 55,6 pour que énergie cinétique soit la même ?Réponse : Cela correspond à l'énergie d'un train de 1070 tonnes lancé à 200 km/h ! [...]

[...] 1 Contraintes mécaniques sur un rotor de turbo-alternateur Les fuites magnétiques seront négligées.La force électromotrice par phase peut s'écrire : avec:k : coefficient de bobinageN : nombre de conducteurs en série par phasef : flux sous un pôlef : fréquence de sortie L'expression du flux sous un pôle est : avec:B : induction maximale au niveau de l'entreferS : section du fer d'un pôleL : longueur du statorD = diamètre d'alésage du statorp : nombre de paire de pôles de la roue polaire Définition du terme A Pour certains calculs, en particulier le dimensionnement, on définit la densité de courant par unité de longueur à la périphérie de l'alésage du stator, dénommée densité linéique ou encore charge linéique en ampères - conducteurs par mètre. Pour un enroulement réparti sur toute la périphérie et comportant q phases à N spires en série parcourues par un courant efficace on La charge linéique croît avec la puissance, le diamètre et l'efficacité du refroidissement. [...]