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Les composantes d'une centrale et leur fonctionnement
Une centrale hydroélectrique comporte de nombreux équipements mais un seul produit de l'électricité et c'est l'alternateur. Pour assurer sa production, l'alternateur doit être mis en rotation par une turbine qui tourne elle-même grâce à la force de l'eau. L'électricité générée par l'alternateur sera élevée à de hautes tensions par un transformateur pour être ensuite envoyée sur les lignes de transport.
Turbine
La pièce maîtresse de la turbine demeure la roue qui se met à tourner sous l'effet de la force de l'eau. La turbine hydraulique transforme en énergie mécanique utilisable l'énergie contenue dans l'eau en mouvement et sous pression. La turbine est directement reliée à l'alternateur par un arbre de métal qui lui transmet son mouvement de rotation. Le débit d'eau ainsi que la hauteur de la chute déterminent le type de turbine à installer en centrale. Au Québec, on utilise surtout des turbines de type Francis qui sont bien adaptées aux chutes de dénivellation moyenne à élevée et aux grands volumes d'eau. On utilise aussi des turbines à hélice pour les plus basses dénivellations ainsi que des variantes de ces turbines (Kaplan) dont l'angle des pales varie en fonction du débit d'eau à turbiner.
- 1 à 15 mètres : turbine à hélice
- 1 à 30 mètres : turbine Kaplan
- 10 à 300 mètres : turbine Francis
L'alternateur
Il est formé de deux pièces principales : le rotor et le stator. Comme son nom l'indique, le rotor est la partie mobile tandis que le stator est fixe. Le rotor est constitué d'électroaimants qui sont en fait des fils enroulés autour d'un noyau de métal. Le stator se compose d'un enroulement de barres de cuivre. La mise en rotation du rotor provoque un déplacement d'électrons à l'intérieur du stator. Le mouvement des électrons crée ainsi un courant électrique.
Transformateur
C'est un appareil qui permet d'augmenter la tension électrique (voltage) du courant alternatif produit par l'alternateur. Le transformateur se compose de deux bobines, une appelée primaire où le courant électrique entre à bas voltage et une autre, appelée secondaire, où est produit le courant à très haut voltage qui est acheminé vers les lignes de transmission. L'électricité à plus haut voltage est plus facile à transporter et subit moins de pertes lors de sa transmission sur de longues distances.
Il existe aussi des transformateurs abaisseurs qui ont pour fonction de réduire la tension électrique qui provient soit du réseau de transport ou de distribution. Pour ce type de transformateur la bobine primaire reçoit le courant électrique à haut voltage et la bobine secondaire le réduit à un bas voltage.
Activité "La centrale hydroélectrique" (705 Ko) (transcription)
