TURBINE Pelton

La turbine Pelton est une turbine inventée par un américain appelé Lester Allen Pelton (1829 – 1908) issu d’un concours réalisé par l’université de Californie sur le perfectionnement des roues et turbine hydraulique. Elle convient aux hautes chutes et très hautes chutes (jusqu’à 1700 m et plus) et s’accompagnent d’un faible débit. C’est une turbine à action constituée d’une roue portant une série d’augets, en forme de double cuillère avec échancrure en médiane. Figure n°1 : Roue de la turbine Pelton vue en perspective 

DEFINITIONS

Turbine hydraulique 

Une turbine est une machine conçue spécifiquement pour transformer l’énergie d’un fluide en un couple mécanique. Le fluide agit sur les ailettes, les pales ou les aubes d’une roue, provoque la rotation de celle-ci. Le couple mécanique est à son tour transformé en énergie électrique par l’intermédiaire d’un alternateur. On distingue deux familles de turbine : – turbines à réaction ; – turbines à action. 

Turbines à réaction

 Les turbines à réaction sont immergées, on les appelle aussi des turbines à injection totale. Elles captent l’énergie de l’eau sous forme d’énergie cinétique et d’énergie de pression. On trouve dans la famille de turbine à réaction les turbines de types Francis et de type Kaplan … 

Turbines à action O

n les appelle aussi à veine ouverte, à injection partielle ou aussi à impulsion. Elles ne sont pas immergées et n’utilisent que l’énergie cinétique d’un ou plusieurs jets d’eau qui sort de l’injecteur à la pression atmosphérique pour développer leur puissance. III- 

CARACTERISTIQUES D’UNE TURBINE PELTON 

La roue Pelton

 La roue est actionnée par un ou plusieurs jets d’eau (1 jusqu’à 6). L’eau sorte de son injecteur après avoir mise sous une pression dans une conduite forcée d’une hauteur allant jusqu’à 1700m. Après avoir passé par l’injecteur, le jet vient frapper la partie concave des augets. Ils sont fabriqués en acier au manganèse ou au nickel ou encore au nickel-chrome et moulés en une seule pièce. Mais parfois les augets sont moulés en acier normal mais revêtus superficiellement par des matériaux très résistants. Ils peuvent aussi être rapportés et fixés par boulon sur un disque. L’échancrure et la forme des augets sont conçues pour éviter que l’eau vienne frapper la partie convexe de l’auget suivant. Pour les microcentrales hydroélectriques, la roue est à axe horizontal tandis que pour les centrales hydroélectriques, la roue est souvent à axe vertical déflecteur

L’injecteur

C’est une sorte de tuyère rétrécie à son extrémité. A l’intérieur se trouve un pointeau qui sert de régulation de débit. Elle est conçue pour transformer l’énergie potentielle en énergie cinétique et diriger l’eau vers les augets. En général, un déflecteur dévie le jet lorsque ce dernier doit être brusquement arrêté. Le nombre d’injecteur varie de 1 à 2 pour les micro-centrales tandis que pour les centrales hydroélectriques, ce nombre peut aller jusqu’à 6. Figure n°2 : Injecteur Aiguille ou pointeau Arrivée d’eau 7 3-3. Le bâti Il est conçu pour héberger la roue Pelton et évacuer l’eau sortant de l’auget dans le bief aval. 

THEORIE DE FONCTIONNEMENT

 L’eau sortant de l’injecteur après une haute chute a une vitesse très élevée. Elle vient frapper les augets sur sa partie concave, et fait tourner la roue. En arrivant sur l’auget le jet se divise en deux à l’arête tranchante au milieu. Les deux jets sortent aux extrémités latérales de part et d’autre de l’auget avec une direction presque opposée à la direction initiale. Sur la figure n°9, on a un angle β, plus β est petit plus on aura le maximum de rendement. Mais si β tend vers O, le jet sortant d’un auget vient frapper la partie d’un auget suivant. Ce qui provoquera une forte résistance au mouvement. La théorie qu’on vient d’énoncer et qu’on va établir est une théorie très simplifiée mais elle correspond suffisamment au fonctionnement réel. Le mouvement d’entraînement de la turbine est une rotation autour de son axe avec une vitesse angulaire ω.