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Les Turbines - Turbines Kaplan et hélice

Turbine KAPLAN

Le fonctionnement de la turbine Kaplan s’apparente à celui de la turbine Francis, c’est une turbine radiale dans laquelle les aubes sont libres et ne sont pas entourées d’une couronne. Dans sa conception elle ressemble à une hélice de bateau, sa spécificité réside dans ses pales, ou aubes, qui sont orientables.
C’est un scientifique autrichien, Viktor KAPLAN, qui déposa, en 1912, un brevet pour une turbine en forme d’hélice avec des aubes à angle variable pour optimiser la puissance en fonction du débit d’eau. Par le même effet sa puissance peut-être ajustée aux besoins.

La mise au point définitive de cette machine sera réalisée par les Suédois en 1926.

 
Kaplan1.jpg kaplan2.jpg
 principe de la turbine Kaplan  schéma d'une centrale avec un groupe alternateur-turbine Kaplan
Cette turbine est particulièrement bien adaptée pour les faibles hauteurs de chute et les débits très importants (200 à 300m3/s). Dans des conditions optimales son rendement dépasse 90% et reste élevé avec un débit d’eau réduit à 20% du débit maximum.



i_kaplan.jpg
bache-Salignac.jpg
roue de turbine Kaplan ci-dessus: turbine Kaplan de 44 MW, à l'intérieur de la bâche, on remarque sur la droite, les avant-directrices
 
Les plus grosses turbines Kaplan délivrent une puissance de 250 MW, le diamètre de la roue dépassant les 10m. La vitesse de rotation de ces machines se situe entre 50 et 250 tours par minute.

Plusieurs variantes de cette machine sont possibles, en fonction des débits d’eau disponibles :

               - la bâche d’alimentation peut-être sans directrices, le réglage s’effectue par l’angle des pales

               - la bâche d’alimentation est équipée de directrices, le réglage résulte d’une combinaison directrices/pales

 
ci-contre: groupe alternateur et turbine Kaplan. On note beaucoup de similitudes avec un groupe Francis vertical, à l'exception de la roue évidemment.
En rouge la partie tournante, le rotor d'alternateur est gigantesque, on remarque le grand nombre de petits rectangles, ce sont les pôles inducteurs, nous aurons l'explication au chapitre
alternateurs.
Au sommet de l'arbre, au dessus de l'excitatrice, les circuits hydrauliques de commande des pales se raccordent sur les canalisations intégrées à l'intérieur de l'arbre.

groupe_kaplan.jpg

La turbine hélice

helice.jpg

Si le débit d’eau est parfaitement constant, la roue Kaplan peut être remplacée par une roue hélice avec des aubes fixes.

  

 Le groupe bulbe

La dernière évolution de la turbine Kaplan réside dans le groupe bulbe, qui avait fait l’objet d’un dépôt de brevet en 1933, son développement industriel a démarré en 1950. En France c’est en 1960, avec l’usine marémotrice de la Rance, que son utilisation a débuté.
Dans cette machine turbine et alternateur sont installés, selon un axe horizontal, à l’intérieur d’une enveloppe profilée, immergée dans le flux d’eau. Cette disposition, qui à pour avantage de donner à l’écoulement un tracé rectiligne, est particulièrement adaptée aux très basses chutes, en général inférieures à 10m.


La plus forte puissance atteinte par un groupe bulbe est de 60 MW.

bulbe-incline.jpg
ci-dessus: installation en position légèrement inclinée

bulbe2.jpg bulbe-turbine.jpg
ci-dessus: vue côté bulbe et distributeur
ci-dessus: vue côté turbine (machine de 10 MW)
ci-contre: vue éclatée d'un groupe de 10 MW installé dans l'usine marée-motrice de la Rance.
1 - puits d'accés au bulbe
2 - enveloppe du bulbe
3 - alternateur
4 - turbine
5 - avant-directrices (fixes)
6 - directrices (mobiles)
bulbe-coupe.jpg




Date de création : 26/08/2008 . 22:29
Dernière modification : 15/09/2012 . 21:40
Catégorie : Les Turbines
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Réactions à cet article


Réaction n°2 

par Comandone le 18/03/2013 . 20:04

Ancien élève à l'école d'apprentissage Neyrpic Grenoble en 1956 je retrouve avec une certaine émotion et grand intérêt les croquis et photos des diverses turbines en fabrication dans les ateliers de Beauvert, heureuse époque malgré les conflits salariaux nous étions fiers des réalisations produites dans ces ateliers.

Réaction n°1 

par ROUX le 12/12/2012 . 05:07

Super site, très intéressant. Les photos sont très impressionnantes, bravo.


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