étude du fonctionnement et élaboration d'un plan de maintenance préventive et curative du groupe électrogène (black-start génerator) de la centrale thermique de Dibamba.

Chapitre II : Description du groupe électrogène (BLACK START GENERATOR) de la Centrale

I. Généralités sur les groupes électrogènes

Etymologiquement tous les groupes électrogènes sont conçus à base d'un même principe ; la différence est ce fait au niveau de leur taille et leur puissance car ils sont produits en gamme.

Synoptique du procès de conversion d'énergie par un groupe électrogène

Convertisseur
primaire
(Moteur
diésel)

Convertisseur
secondaire
(Alternateur)

Combustible
(fuel, gazole
et charbon
etc.)

Energie
mécanique

Energie
électrique

Nous pouvons définir un groupe électrogène comme étant un système autonome capable de produire de l'énergie électrique à partir de l'énergie mécanique via un moteur diésel. Il est constitué de trois grandes parties qui sont :

- La partie électrique, - La partie mécanique, - La partie commande. A. La partie électrique

La partie électrique est essentiellement composée d'un alternateur qui est un convertisseur électromécanique d'énergie dont le rôle est de produire l'énergie électrique sous forme alternative. Ce dernier est constitué de deux grandes parties à savoir :

- Le stator, - Le rotor.

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a. Le stator

Le stator encore appelé induit est la partie fixe de l'alternateur. Elle est constituée de plusieurs enroulements répartis dans les encoches du circuit magnétique statorique. Ce dernier est constitué d'un empilage de tôles dans lesquelles sont découpées des encoches parallèles à l'axe de la machine. Il est toujours couplé en étoile pour les raisons suivantes :

Avoir un point neutre qui nous permettra d'obtenir une tension simple et effectuer la mise à la terre du neutre ;

Supprimer les harmoniques de troisième rang pouvant provoquer les pertes supplémentaires et le déséquilibre de phases.

b. Le rotor

Le rotor encore appelé inducteur est la partie tournante d'un alternateur. On distingue deux types de rotor :

Le rotor à pôles lisse qui est plus utilisé dans la construction des alternateurs de centrales thermique et de faibles puissances (quelques dizaines de MW). Il est construit long et de diamètre relativement faible. Son moment d'inertie est faible, ce qui permet une mise en vitesse rapide :on parle alors de turboalternateurs. Le nombre de paire de pôles est P =1 ou P =2. Dans un réseau dont la fréquence est 50Hz, les turboalternateurs tournent soit à 3000tr/min soit à 1500 tr/min.

Le rotor à pôle saillants qui est plus utilisé dans la construction des alternateurs de centrales hydroélectrique et les grandes puissances (quelques centaines de MW) il est construit court mais de grand diamètre. Son moment d'inertie est grand, sa vitesse lente. Le nombre de pôles peut être P =10, 20 ou plus.

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1. principe de fonctionnement de l'alternateur

Pour produire l'énergie électrique à partir d'un alternateur, deux conditions doivent être remplies à savoir :

- L'excitation,

- L'entraînement mécanique.

Cette dernière condition est assurée par la partie mécanique du groupe électrogène par conséquent nous nous attarderons sur la première condition

? Excitation d'un alternateur

L'excitation d'un alternateur consiste à alimenter son bobinage inducteur à partir d'une source de tension continue. Ils existent plusieurs modes d'excitation d'un alternateur parmi lesquels nous avons :

- L'excitation avec balais,

L'excitatrice principale fournit le courant d'excitation de l'inducteur, habituellement par l'intermédiaire du mécanisme balais-bagues. En régime normal, la tension générée est comprise entre 125 V et 600 V. On peut la régler manuellement ou automatiquement en faisant varier l'intensité du champ inducteur, c'est-à-dire en agissant sur le courant d'excitation i provenant de

l'excitatrice pilote. La puissance nominale de l'excitatrice principale dépend surtout de la capacité et de la vitesse de l'alternateur qu'elle alimente.

- L'excitation sans balais.

Dans le mode d'excitation avec balais, on fait face au problème d'usure des balais qui dégagent une poussière conductrice ; ceci nous oblige à effectuer constamment des opérations de maintenance préventive au niveau du mécanisme balais-bagues afin d'évité des courts-circuits probable. Pour contourné ce problème ; de nos jours ont utilise des systèmes d'excitation sans balais dans lesquels un alternateur-excitateur et un groupe de redresseurs fournissent le courant continu à l'alternateur principal.

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Circuit d'un système d'excitation sans balais

c. Schéma équivalent de l'alternateur (monophasé)

L'alimentation du rotor peut être faite par le mécanisme balais-bagues lorsque l'excitatrice est externe à l'alternateur. Quand la régulation de tension est interne, on trouve des « diodes tournantes » qui redressent une partie du courant prélevé à la sortie de la machine.

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B. La partie mécanique

La partie mécanique est composé de plusieurs éléments tels que :

1. Le moteur thermique

Le moteur thermique est une machine mécanique à combustion interne qui peut fonctionner au gasoil, au fioul etc. et dans laquelle l'énergie calorifique obtenue par la combustion est convertie en énergie mécanique faisant tourner l'arbre du moteur.

2. Les principaux circuits

a. Circuit d'alimentation en combustible

Le circuit d'alimentation en combustible a pour rôle d'amener à chaque cylindre une quantité déterminée de combustible parfaitement filtrer, parfaitement dosé sous haute pression, à un moment précis et ce quelle que soient les conditions d'utilisation du moteur. Il comprend entre autres :

? Le réservoir de carburant

Le réservoir de carburant assure un approvisionnement en carburant disponible et utilisable facilement au groupe électrogène, il est situé à l'intérieur du groupe et est contenu par le bâti.

? Le pré filtre

Le pré filtre est monté en série entre le réservoir et la pompe d'alimentation ; son rôle est d'arrêter les impuretés et d'éliminer l'eau, en suspension dans le gazole, par décantation.

? Le filtre

Monté en série entre la pompe d'alimentation et la pompe d'injection, son rôle est d'arrêter les plus petites impuretés (2 à 3 microns) afin de protéger la pompe d'injection.

Il faut noter qu'il est absolument nécessaire de filtrer soigneusement le combustible avant son entrée dans le circuit haute pression car une impureté infirme soit-elle peut détériorer de façon irrémédiable la pompe d'injection et les injecteurs.

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? Pompe d'injection

La pompe d'injection est l'élément phare du moteur diésel ; la pompe d'injection associée à un injecteur a pour fonction d'injecter dans chaque cylindre à la fin du temps d'admission, une quantité de gazole correspondant à la puissance demandée par l'utilisateur. Le choix du type de pompe d'injection dépend en grande partie du nombre de cylindres.