Moteurs et génératrices asynchrones

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dB-)
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Re: Moteurs et génératrices asynchrones

Message par dB-) »

Bonjour,

je rejoins ce qu'indique jejekart !

Déjà, la consistance légale est souvent mal calculée, les DDT prennent une vitesse d'eau arbitraire de 1 m/s dans la vanne de prise d'eau, hors comme cela est rappelé dans la Jurisprudence du Conseil d'Etat, la consistance légale (exprimée en W) est normalement le produit de :
  • la différence d'altitude (en mètres) entre la prise d'eau et le rejet
  • multipliée par le débit maximal (en l/s) que peut prendre la prise d'eau (et non pas avec une vitesse de 1 m/s)
  • fois l'accélération de la pesanteur (9.81 m/s)
Certains BE se sont un peu spécialisés dans ces calculs et arrivent à des consistances légales intéressantes !

Après il faut voir qu'en pratique, le débit maximal de la prise d'eau ne peut pas être exploité, car dès qu'on l'exploite on crée une perte de charge et donc on le diminue ...

Second point, il est normal de surdimensionner un peu les équipements pour garder une marge de sécurité, j'ai installé plus d'une turbine dont la puissance était (un peu) supérieure à la PMB, installations visitées ensuite par la DDT qui n'a pas fait d'objections.

Bonne journée

dB-)
d.Beaume, DBH Sarl, 33 les Chênes 88340 Le Val d'Ajol RCS Epinal Siren 510 554 835 capital 50 000 € APE 3511Z TVA FR82510554835
Ancienne filature, turbine Goulut et Borne 1600 l/s @ 5 m, 104CV, multiplicateur Comelor, alternateur CGEN
Etudes, vente et pose de turbines, rénovation, régulation, maintenance, vannes, grilles, dégrilleurs

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MHEC
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Re: Moteurs et génératrices asynchrones

Message par MHEC »

Bonsoir à tous,

Nous sommes un peu HS dans ce post, Didier tu déplaces si besoin ;-) .
Second point, il est normal de surdimensionner un peu les équipements pour garder une marge de sécurité
Absolument, une centrale c'est du privé, vous faites ce que vous voulez à l'intérieur et rien ne vous empêche d'y mettre par exemple une machine de 200 kW alors que votre fondé en titre est limité à 150 kW !

Bien entendu, il ne faudra pas dépasser votre puissance fondée en titre au compteur mais le gros avantage consiste d'avoir une meilleure production pendant les crues (machine plus grosse).

PV
Microcentrale HydroElectrique de Chappes
Turbine Kaplan double réglage THEE : 10 m3/s / 2,80 m - 145 t/mn - Ø roue 1,80 m.
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GCONCEPT
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Re: Moteurs et génératrices asynchrones

Message par GCONCEPT »

Bonjour a tous ,

J'avance petit à petit grâce a vos conseils, le problème sur le diris A20 était lié au câblage des tors...résolue en inversant les polarités.
D'autres interrogations me travaillent !!!

Ma roue entraine une génératrice asynchrone 22kw/750tr, je compense en réactif à hauteur de 20KVAR (armoire de récup).
Je surcompense donc.

Qu'elles peuvent être les conséquences matérielles et en terme de production/rendement ?

Merci par avance pour votre réponse et prenez soin de vous.

RG

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dB-)
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Re: Moteurs et génératrices asynchrones

Message par dB-) »

Bonjour,

la génératrice asynchrone 8 pôles de 22 kW a probablement un facteur de puissance (cos Phi) de l'ordre de :
  • 0.73 à 100 % de charge (22 kW) : il faut 22 kVars pour ramener le cos Phi à 1
  • 0.68 à 75 % de charge (16.5 kW) : il faut 18 kVars
  • 0.57 à 50 % de charge (11 kW) : il faut 15 kVars
Avec un abonnement de 36 kVA il n'est pas obligatoire de compenser le facteur de puissance, mais ça ne fait pas de mal !

La compensation fixe actuelle de 20 kVars est :
  • impeccable à 100% de charge (légèrement sous compensé)
  • risquée à 75% de charge (sur-compensation)
  • très risquée à 50% de charge ou moins (forte sur-compensation)
Avec des moteurs ou une installation qui consomme, le problème de la sur-compensation est l'apparition de surtensions et d'harmoniques, qui "stressent" les matériels (bobinages, contacteurs, condensateurs, ...) et les font vieillir prématurément, plus un risque d'auto-excitation courte (jusqu'à l'arrêt du moteur) si l'installation n'est plus connectée au réseau (ouverture d'un disjoncteur par exemple).

Avec une génératrice, il y a les problèmes ci-dessus et en plus le risque d'une auto-excitation prolongée en cas d'ouverture du contacteur de ligne. Si les condensateurs restent branchés sur la génératrice, avec le contacteur de ligne ouvert, et avec une sur-compensation du réactif, alors il y a auto-excitation : la génératrice continue à produire, même découplée du réseau, avec apparition de surtensions en cas d'emballement (on arrive facilement à 1 000 Veff au lieu de 400 Veff), possibles dommages sur les bobinages, les équipements (contacteurs), et probable endommagement des condensateurs (claquage de l'isolement, court-circuit et fusion des fusibles internes), et ceci dure tant que la turbine ou la roue entraîne la génératrice !

Expérience vécue il y a une dizaine d'années sur une installation avec une génératrice triphasée d'une trentaine de kW excitée par des condensateurs pour production autonome, hors réseau !... Suite à un plantage de l'automate (à l'époque un I*O iSm*rt) avec ses relais de sortie restés en position (!), la génératrice s'est emballée, hors ballast, mais avec les condensateurs connectés :( La vitesse augmente, le voltmètre part dans le coin, tous aux abris ! Heureusement les disjoncteurs de protection génératrice et condensateurs se sont déclenchés, restait juste à fermer à la main la vanne de garde !

Donc pour votre installation :

a) idéalement il faudrait gérer la compensation en temps réel, par exemple avec :
  • une batterie automatique avec régulateur varmétrique 4 quadrants et par exemple 3 étages de 5, 5 et 10 kVars
  • ou 3 étages de 5, 5, et 10 kVars gérés par l'automatisme (surveillance des tensions, de la puissance, du facteur de puissance, et compensation par enclenchement / déclenchement d'étages en respectant des temporisations avant ré-enclenchement, déclenchement, etc ...)
  • ou idem, mais avec juste 2 étages de 10 kVars
b) compenser en permanence, mais partiellement, par exemple à 10 kVars, pas directement aux bornes de la génératrice mais par l'intermédiaire d'un contacteur dédié.

c) ne pas compenser du tout

PS : je vois parfois des armoires de régulation comportant dans la même enveloppe la régulation même (partie puissance et partie commande) et des condensateurs de compensation, gérés par la régulation via des contacteurs. A moins d'être assez pointu dans ce domaine (bonne connaissance des condensateurs, utilisation de contacteurs spécifiques avec résistances de pré-contact, automate très fiable et programme robuste), je crois qu'il est préférable d'utiliser un petit coffret de compensation automatique du commerce, avec son régulateur dédié (impérativement un modèle 4 quadrants), et placé à l'extérieur de l'armoire de régulation.

Bonne journée

dB-)
d.Beaume, DBH Sarl, 33 les Chênes 88340 Le Val d'Ajol RCS Epinal Siren 510 554 835 capital 50 000 € APE 3511Z TVA FR82510554835
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GCONCEPT
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Re: Moteurs et génératrices asynchrones

Message par GCONCEPT »

Bonjour ,
Merci pour votre retour toujours aussi précis et clair.

Les infos du DIRIS le sont moins !!

VOICI LES INFOS DU DIRIS :

SANS CONDOS
SANS CONDOS P.jpeg
SANS CONDOS I.jpeg
SANS CONDOS PF.jpeg
AVEC CONDOS
AVEC CONDOS P.jpeg
AVEC CONDOS I.jpeg
AVEC CONDOS PF.jpeg
Mon compteur SAGEM confirme le réactif consommé sans condos...autour de 20KVAR
Qu'en pensez vous?

Par ailleurs je trouve que la vitesse génératrice est dans la fourchette basse voir trop basse pour produire...
plaque moteur 22kw750tr.jpg
Actuellement je tourne a 755 tour, l'ideal ne serait il pas de tourner vers 770 tr ???
Pour ce faire puis je jouer sur le rapport de multiplication roue/génératrice ? Ou est ce un problème lié a un manque de puissance?

Un grand merci pour vos conseils.
la belle journée et prenez soin de vous.
RG
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dB-)
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Re: Moteurs et génératrices asynchrones

Message par dB-) »

Bonjour,

les indications du Diris me semblent correctes :

Sans condos : P = 6 kW (injection), Q = -19.4 kVars (déficit), cos Phi 0.285 (très mauvais)
Avec condos : P = 6 kW (injection), Q = + 0.23 kVars (très légère injection, OK), cos Phi = 0.998 (excellent)

J'avais indiqué ci-dessus un cos Phi estimé de 0.57 à 50% de charge, mais là vous êtes à 6/22 = 27% charge, avec donc un très mauvais cos Phi de 0.285, l'avantage étant qu'il est tellement mauvais que vous ne risquez probablement pas d'être en excès de réactif avec les 20 kVars de condensateurs ! :D

Par contre en travaillant à 27% de charge, votre génératrice surdimensionnée a probablement un assez mauvais rendement ...

Enfin la vitesse de 755 tr/min est un équilibre qui se fait naturellement entre la courbe de couple moteur de la roue à aubes (descendante) et la courbe de couple résistant de la génératrice (ascendante)

2020-04-26_112827.png

Bon W.E.

dB-)
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PERRET
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Re: Moteurs et génératrices asynchrones

Message par PERRET »

Bonjour,

Je ne m'aventurerai pas sur les indications du DIRIS. Photos pas très lisibles d’ailleurs.

Simplement, vous utilisez une génératrice asynchrone de 22 kW dont le cos phi à puissance maximum est de 0,66.
Savoir simplement que le "glissement" c'est à dire passer de 750 à 775 t/mn, soit 25 t/mn va varier proportionnellement à la puissance fournie.

Par exemple, sa vitesse de rotation sera de 750 t/mn à P = 0 kW,
- de 762,5 t/mn à P = 11 kW,
- de 775 t/mn à P = 22 kW.

Le manque de puissance aux bornes de la génératrice ( 6 kW vu sur la première photo) ne peut provenir que d'un manque de puissance de la turbine, à savoir :
- une mauvaise installation de la turbine (vitesse de rotation incorrecte) ou alors turbine sous ou sur dimensionnée au site.
- une arrivée d'eau insuffisante (débit de la rivière).

Vous êtes probablement en tarif bleu (P <= à 36 kVA), donc la présence de condensateurs n'est ni demandée ni obligatoire.
- ils n’augmenteront pas la puissance fournie.
- ils compliquent l'installation.
- seul avantage : diminuer l'intensité en ligne. Par exemple passer de 48 A à 32 A à P = 22 kW, si ces derniers sont bien dimensionnés.

Par contre, bêtes à misères, ils peuvent amener des problèmes s'ils sont mal adaptés à l'installation. A fuir dans votre cas. . .
Claude PERRET

GCONCEPT
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Re: Moteurs et génératrices asynchrones

Message par GCONCEPT »

Bonjour ,

Merci pour vos réponse ,en effet la vanne n'est pas complétement ouverte ..j'ai un petit souci de butée de fin de course vanne haute ...reste 15 cm a ouvrir sur une chute de 1,10m .
Le rapport de multiplication roue/génératrice n'a il pas un effet sur le binôme couple/vitesse transmise à la génératrice ? Si oui comment savoir quel sera le meilleur ratio? peut être par des essais en augmentant ou diminuant la poulie génératrice ?
Je fonctionne sans condos actuellement...fusibles enlevés.
Merci par avance et une belle journée a vous.
Cdt
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dB-)
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Re: Moteurs et génératrices asynchrones

Message par dB-) »

Bonjour,

pour votre génératrice tout se joue entre 750 tr/min (puissance électrique produite nulle, et même un peu négative) et 775 tr/min (puissance produite maximale), donc une plage très restreinte (environ 3%) et connue.

Pour la roue à aubes, la courbe de sa puissance à l'arbre en fonction de sa vitesse de rotation est une colline, qui commence à P = 0 kW pour N = 0 tr/min, et se termine à P = 0 kW pour N = vitesse d'emballement, avec quelque part vers le milieu une "bosse" ou point de puissance maximale pour la vitesse nominale (qui varie au gré des variations de niveau amont et aval...).

Quand vous avez conçu la roue à aubes vous avez du, entre autres paramètres, déterminer cette vitesse nominale. Notez que la bosse n'est pas très pointue, et la puissance maximale sera obtenue sur une zone assez large, par exemple de vitesse nominale - 5% à vitesse nominale + 5%

Roue à aubes courbes.png

Il suffit donc que le multiplicateur passe de la vitesse nominale de la roue, à celle de la génératrice ... CQFD :hehe:

Si vous n'êtes pas sûr de la vitesse nominale de la roue et que vous voulez faire des essais, il y a plusieurs possibilités :

- essayer différentes poulies (un peu long et coûteux)
- réaliser un frein de Prony
- ou insérer provisoirement un variateur 4Q entre la génératrice et le secteur pour faire des mesures

Bonne journée

dB-)
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GCONCEPT
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Re: Moteurs et génératrices asynchrones

Message par GCONCEPT »

Bonjour,

Merci pour votre réponse.
La vitesse nominale a en effet été définie lors de la conception de la roue , mais une vitesse pratique lié a la configuration du site(écoulements,cavitation éventuelles ,perte de charge...) est je pense un peu différente d'une vitesse théorique...surtout si on ajoute a cela mon inexpérience dans le domaine...c'est la première :D
A cela s'ajoute les aléas techniques: flexion de la roue ,inerties, rendement...
Je tourne actuellement a 4 tour/min, et je vais tenter de jouer sur le diamètre de la poulie génératrice ( plus facile moyeu amovible et poulie petit diamètre) pour la faire évoluer a la hausse.

Belle journée à vous.
RG

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