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Concept
Turbine Pelton
Résumé
Une turbine Pelton est un type de turbine hydraulique à augets utilisée dans les centrales hydroélectriques. Elle a été inventée en 1879 par Lester Allan Pelton.
Cette turbine est du type « à action » car l’énergie cinétique de l’eau s'écoulant en sortie de la conduite forcée est transmise à la turbine (couple et vitesse angulaire) par l'intermédiaire d’un jet d'eau qui agit directement sur les augets de la roue.
Ce type de turbine ne dispose pas de diffuseur (ou aspirateur) en sortie d’eau, car celle-ci s’écoule librement à la pression atmosphérique dès l'instant où elle quitte l'injecteur sous forme de jet. Plus précisément, le jet se partage en deux au moment où il atteint l'auget, chaque demi-jet est ensuite dévié par la forme concave de l'auget dans lequel il s'écrase (transmettant ici son énergie cinétique au mouvement de la roue), puis l'eau s'échappe latéralement de la roue avec une vitesse résiduelle faible. Elle est finalement récupérée par la bâche - une coque enfermant la turbine - le long de laquelle elle s'écoule par gravité.
D’après le calcul de la vitesse spécifique, ces turbines sont adaptées à des chutes dites « hautes chutes » (supérieures à ) avec un faible débit d’eau (inférieur à /s).
La vitesse maximale du jet en sortie de l’injecteur satisfait la relation :
Pour optimiser le rendement, le maximum d'énergie cinétique de l'eau doit être transmise à la roue : la vitesse de l'eau à la sortie des augets doit être minimale (quasiment nulle). Ainsi, la vitesse de rotation de la roue (vitesse des augets) doit atteindre la moitié de la vitesse du jet :
Cette conception permet un rendement exceptionnel de plus de 90 %. Le rendement théorique en fonction de la vitesse peut s'écrire :
Pour entraîner un alternateur (synchrone), le diamètre de la roue (au centre des augets) est directement lié à la hauteur de chute , à la fréquence du réseau et au nombre de pôles . En première approximation :
Cette turbine se caractérise par l’absence de poussée axiale.
Source officielle
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