Refroidissement d’un générateur synchrone est très essentiel. Le refroidissement naturel n’est pas suffisant pour dissiper la grande quantité de chaleur produite dans les alternateurs. Dans le système de refroidissement par air forcé, l’air est forcé dans l’alternateur afin qu’une plus grande quantité d’air soit transmise sur la surface et qu’une grande quantité de chaleur soit retirée. Le système de ventilation en circuit fermé est utilisé pour un meilleur refroidissement du générateur synchrone. Dans le système fermé propre, l’air chaud de l’alternateur est refroidi par un échangeur de chaleur refroidi par eau et forcé par l’alternateur par les ventilateurs.
Conduits sont fournis dans le stator et les noyaux de rotor ainsi que dans les bobines de champ des générateurs ou de la machine pour augmenter la surface qui est en contact avec l’air de refroidissement. Selon la direction du flux d’air, ces conduits peuvent être radiaux ou axiaux.
Système de ventilation à débit radial
Dans le ventilation de débit radial Système, l’air de refroidissement pénètre dans les conduits par le stator par le biais de l’espace d’air et passe radialement à l’arrière du stator d’où il est retiré.
Avantages de la ventilation radiale
- La perte d’énergie pour la ventilation est minimale.
- Le système est applicable à la fois à la petite et grande machine.
Limites de la ventilation radiale
- Il rend la machine moins compacte car les conduits de ventilation occupent environ 20 pour cent de la longueur de l’armature.
- La dissipation de la chaleur est moindre par rapport à l’autre système. Dans certains cas, le système devient instable en raison de la quantité d’air de refroidissement qui s’écoule à travers la machine.
Système de ventilation à débit axial
Dans la méthode, l’air est forcé dans la direction axiale à travers des passages formés par les trous du stator et du rotor.
Il est très efficace, à l’exception des machines avec une longueur axiale considérable. L’inconvénient de la ventilation axiale est un transfert de chaleur non uniforme. La partie de sortie d’air de la machine est moins refroidie car l’air en passant à travers les canaux axiaux a le temps de se chauffer.
Ventilation circonférentielle
Dans cette méthode, l’air est fourni à un ou plusieurs points de la périphérie extérieure du noyau du stator et forcé circonférentiellement à travers les conduits entre les laminations à des prises appropriées. Dans cette méthode, la zone du conduit peut être augmentée.
Dans certains cas, cette méthode est combinée avec le système d’écoulement radial, mais l’interférence résultante dans les deux flux d’air doit être évitée. Pour cela, les canaux radiaux alternés sont fermés sur la surface extérieure.
Exigences de l’air de refroidissement
L’air doit être propre et exempt de poussière. Ceux-ci obstrueront les conduits pour réduire la zone, ce qui entraînera une réduction du transfert de chaleur par conduction. Des filtres à air et des filtres en tissu de fromage sont utilisés. Parfois, l’air doit être lavé dans une chambre de pulvérisation. Dans la plupart des cas, l’air est refroidi par les refroidisseurs d’eau et utilisé à nouveau.
Limites du refroidissement de l’air
Pour les machines de grande capacité, les tailles des ventilateurs requises pour la circulation de l’air augmentent et nécessitaient une puissance considérable. Ainsi, des équipements auxiliaires sont nécessaires, qui sont chers.
Il y a une note optimale de la machine au-delà de laquelle le refroidissement par air ne pourra pas maintenir la température dans des limites sûres.
Refroidissement par hydrogène du générateur synchrone
Dans un système refroidi par l’hydrogène, l’hydrogène gazeux est utilisé comme milieu pour le refroidissement. Une explication détaillée est donnée dans le refroidissement par l’hydrogène de l’article du générateur synchrone.
Refroidissement à l’eau directe dans un générateur synchrone
Comme le refroidissement par l’hydrogène n’est pas suffisant pour extraire la chaleur générée dans de grands turbo alternateurs de tailles 500 MW ou plus. Pour des machines aussi grandes, le volume d’hydrogène requis peut être si important que son utilisation peut devenir non rentable.
Dans de tels cas, le refroidissement direct de l’eau est utilisé. Chez les très grands turbo-générateurs, les rotors sont refroidis par l’hydrogène direct et les enroulements du stator sont refroidis par l’eau déminéralisée directe. L’eau est diffusée par une pompe centrifuge à moteur à courant alternatif. Les filtres à cartouche sont utilisés pour filtrer l’eau. Ces filtres sont conçus pour empêcher les particules corrosives métalliques générées dans l’enroulement et la tuyauterie de pénétrer dans des conducteurs creux d’enroulement.
Avantages du refroidissement de l’eau sur le refroidissement par l’hydrogène
- Le système refroidi par l’eau est plus rapide et plus efficace car la conductivité thermique de l’eau est plus élevée que celle de l’hydrogène.
- La zone de conduite de l’eau est plus petite pour permettre plus d’espace pour les conducteurs dans la fente.
Inconvénients du refroidissement de l’eau
- L’eau, qui est utilisée pour le refroidissement doit être hautement purifiée afin que la conductivité de l’eau n’augmente pas.
- Le refroidissement à l’eau est plus cher que le refroidissement par l’hydrogène.
Il s’agit du refroidissement d’un générateur synchrone.