Stage PFE - Développement d'un modèle thermique d'alternateur d'un barrage HYDRO F/H

Description du stage

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Sujet du stage : Développement et vérification d’un modèle thermique de l’alternateur actuel de 25 MVA d’un barrage hydroélectrique en utilisant des logiciels open source.



? Contexte :

Le Centre d’Ingénierie Hydraulique (CIH) de EDF à Aix-En-Provence propose un sujet de stage dans le domaine de la mécanique des fluides pour la modélisation thermique d’un alternateur du parc.

C’est un alternateur horizontal de 25 MVA de une centrale hydroélectrique.

L’alternateur utilise des réfrigérants à eau dans un circuit de ventilation fermé, la rotation de l’alternateur crée donc les flux d’air entrant sur les côtés dans l’axe transversal de l’alternateur sortant en partie basse de la machine à travers les réfrigérants, l’air refroidi retourne dans l’alternateur à travers les ouvertures positionnées avant chaque palier de l’alternateur.

Avec des nouveaux ouvrages prévus prochainement à la centrale, l’évolution de l’alternateur comporte l’installation d’un élément qui bloque une partie de son entrée d’air. Cet élément représente également un apport calorifique dans le circuit de refroidissement et l’impact de température sur l’alternateur doit être étudié et maitrisé.

Un modèle thermique de l’alternateur est donc nécessaire. Il sera vérifié avec les courbes de températures mesurées à des différents niveaux de puissance. Ce modèle permettra d’intégrer et d’étudier l’impact de ce nouvel élément qui sera installé dans l’alternateur.



? Missions proposées :

Création puis suivi d’un modèle de l’alternateur à partir des plans : carcasse, stator (et son bobinage), rotor (et ses pôles), ailettes du rotor, réfrigérant, etc.

Estimation puis prise en compte de la génération de chaleur à travers des calculs électriques simples (I²xR) du  bobinage stator et des pôles du rotor. Idéalement le modèle mécanique devrait prendre en compte le calcul de la résistance des bobinages à partir des dimensions physiques, sinon dépendant de la complexité, cette donnée pourrait être imposée dans le modèle.

Estimation puis prise en compte du refroidissement d’air grâce aux réfrigérants et au flux d’eau froide des tuyaux.

Création d’un modèle modifiable et adaptables, permettant d’intégrer les nouveaux éléments de l’alternateur prévus dans le futur (Un mois prévu en fin de stage pour le relayage du sujet).

Calculs réalisés sur python ou autre logiciel open source.