Caractéristiques techniques

L'aérogénérateur BEST-Romani de Nogent-le-Roi avait les caractéristiques techniques ci-dessous (voir également le résumé en chiffres) :

Roue éolienne :

• Hélice tripales à pas fixe en tôle d'alliage léger aluminium-zinc (AZ4G). Profil et structure de type « Aile d'avion ». Longueur d'une pale : 15 mètres soit un diamètre hors tout de 30,19 mètres. Axe de rotation à 32 mètres du sol.
• Alternateur synchrone à 6 pôles d'une tension de 3 000 volts transformé en 15 000 volts pour le raccordement au réseau EDF. Puissance nominale apparente de 800 KVA soit 650 kW. L'hélice était reliée à l'alternateur par une liaison mécanique coaxiale impliquant deux trains d'engrenages épicycloïdaux à denture droite.
• Vitesse de rotation : 47 tours/minutes. Vitesse de rotation de l'alternateur : 1 000 Trs/m (invariable car régulée par la fréquence 50 Hz du réseau EDF).
• Un embrayage permettait de désolidariser l'hélice de l'alternateur au moment du couplage au réseau.
• Le système était équipé d'un frein à disque de 1,8 mètre de diamètre dissipant une énergie de 2 millions de kilogrammètres. Il était en effet important de pouvoir freiner rapidement l'éolienne en cas de vent très fort faute de quoi le vent risquait de fournir autant d'énergie que le frein en enlevait jusqu'à destruction des garnitures et emballement de la machine qui aurait fonctionné en « mode ventilateur ».
• Des freins de secours redondants étaient installés pour éviter tout emballement :

1. par connexion de l'alternateur sur une ligne électrique de résistance en maillechort refroidie par l'air ambiant. Ce frein, théoriquement « de secours », était en fait utilisé systématiquement pour soulager les garnitures du frein à disque.
2. par un système de spoilers encastrés dans le bord d'attaque des pales (freinage aérodynamique). Chaque spoiler était maintenu dans son logement par un ressort de rappel et une masse tarés individuellement en fonction de la position du spoiler sur le bord d'attaque de la pale. A partir d'une certaine vitesse linéaire, la force centrifuge provoquait l'éjection de tous les spoilers au même moment modifiant ainsi le profil aérodynamique de la pale. Les circonstances des essais ont été telles que ce système unique en son genre n'a jamais été utilisé, la machine ne s'étant jamais emballée avec cette hélice.

• A l'arrêt, un système de verrous évitait toute mise en route accidentelle de l'hélice.
• L'ensemble était logé dans une nacelle comportant une plateforme à la partie supérieure et accessible au personnel, sur laquelle étaient installés plusieurs systèmes oléo-hydrauliques embarqués (lubrification, commande des freins; de l'embrayage et des verrous).
• Le poids de l'ensemble nacelle équipée et hélice était de 30 tonnes.

Le Pivot :

• Constitué de deux troncs de cônes de longueur inégale assemblés par leur base en opposition.
• Le plus petit cône était emboité à l'intérieur du pylône tripode et reposait sur une butée à billes.
• Le plus grand cône émergeait du pylône en totalité.
• La nacelle (ci-dessus) reposait sur l'extrémité supérieure du pivot. On accédait à celle-ci par une échelle verticale logée au dos du pivot entre les deux bandes métalliques de profilage aérodynamique.
• Au point de raccordement des deux cônes, une bande circulaire métallique de 20 cm environ était soudée. Elle permettait la rotation de l'ensemble sur un train de galets encastrés verticalement dans la partie supérieure du tripode.
• Grâce à ces dispositifs, l'aérogénérateur fonctionnait en mode « girouette » et s'orientait presque automatiquement dans le sens du vent (hélice vers l'arrière). Il était possible de commander l'orientation du pivot par un mécanisme servomoteur commandé depuis la salle d'expérimentation. Il était également possible d'asservir l'orientation sur celle de la manche à air située au sommet du pylône de 60 mètres.
• Poids du pivot : 20 tonnes.

Le pylône tripode :

• Structure métallique de type treillis.
• Deux pieds orientés au Nord reposaient chacun sur un massif de béton 70 m³ (environ 150 tonnes) par l'intermédiaire d'une platine en acier.
• Le troisième pied (au Sud) reposait sur un massif de 60 m³ (environ 100 tonnes). Ce pied était fixé par une bielle verrouillable.
• Le poids du tripode était de 100 tonnes.

Au sol :

• La tension de l'alternateur était élevée de 3 000 à 15 000 volts pour raccordement au réseau EDF.
• La ligne extérieure à la station expérimentale était raccordée à la sous-station SNCF de Maintenon par deux tronçons :

1. Le premier, provisoire et depuis disparu, longeait la D 148 jusqu'au chemin qui, contournant le parc du château, assure la liaison avec la D 104 (Chemin de Chandres).
2. Le second allait directement à Maintenon à travers les champs et les bois.

• Au point de jonction des deux tronçons, un inverseur aérien à commande manuelle permettait de se connecter sur une troisième ligne 15 000 volts desservant directement Nogent-le-Roi. Cette possibilité n'a été utilisée qu'une seule fois, les responsables d'EDF craignant que la production - variable - de l'éolienne ne perturbe l'alimentation électrique de la ville et de ses habitants.

Basculement :

• La totalité de la machine (150 tonnes) était basculable, c'est à dire qu'il était possible de lui faire décrire dans l'espace une trajectoire circulaire d'un quart de cercle pour l'amener à l'horizontale.
• Pour ce faire deux treuils utilisés dans les mines de charbon avaient été mis en place sur deux massifs en béton de 50 mètres cubes dont 8 mètres cubes enterrés leur donnant une masse d'une vingtaine de tonnes :

1. Le premier treuil (dit « Nord ») était relié à la plateforme supérieure du tripode par un mouflage constitué d'un câble d'acier multibrins d'un diamètre de 25 à 30 mm à 6 ou 8 brins.
2. Le second treuil (dit « Sud ») était relié à la bielle du pied Sud par un mouflage identique mais plus long.

• Cet équipement permettait, après avoir orienté l'hélice face au Nord; amené les pales dans la position angulaire adéquate et verrouillé l'ensemble, de basculer la totalité de l'éolienne pour qu'en fin de course l'hélice soit dans un plan horizontal.
• L'axe de chaque pale se trouvait alors dans l'axe de la terrasse de la station de mesure ou de l'une des deux branches d'un "Y" en tube d'échafaudage type « Entrepose ». Le nez de l'hélice se trouvait alors dans un trou situé au raccordement des branches du "Y" et de la station de mesure. Ceci permettait de dégager la casserole de l'hélice, les carénages, les engrenages ou l'alternateur sans difficulté alors que c'eut été quasiment impossible sur une machine non basculable.

La station de mesures et de contrôle :

• La station de recherche au sol comportait une salle d'expérimentation, de contrôle et de mesure.
• A une époque où l'informatique était balbutiante, l'ensemble des mesures était géré par des dispositifs électrotechniques sophistiqués.
• La mise en route s'effectuait par une série d'opérations enchaînées nécessitant la présence de nombreux contacteurs, de relais et une multitude de contacts primaires (soit un total de 450 contacts en tout).
• L'installation devait être toujours en état de marche afin que les expériences puissent avoir lieu à tous les régimes de vent disponibles quel que soit le moment où ils se présentaient c'est à dire de façon très aléatoire. Pour s'assurer que le tout était en état de fonctionnement en cas de vent ou pour permettre un dépannage rapide, Pierre Jean Cavey avait étiqueté la centaine de contacts auxiliaires et les avait reportés sur un schéma permettant de diagnostiquer rapidement les défaillances.
• La station au sol comportait également de nombreux appareils de mesure : des baromètres enregistreurs, un psychromètre, une jauge d'énergie de type Ailleret, d'autres enregistrant la vitesse et l'orientation du vent à partir des mesures effectuées sur les 9 pylônes, le couple, les efforts sur le pivot mesurés par des extensomètres à fil résistant (jauges de contrainte), des galvanomètres, etc...
• Elle abritait groupe convertisseur raccordé au réseau EDF. Celui-ci faisait tourner une génératrice à courant continu destinée à produire le courant continu nécessaire à l'excitation de l'inducteur du générateur placé dans la nacelle. En effet la configuration de cette dernière ne permettait pas d'installer l'excitatrice dans la nacelle qui abritait déjà l'embrayage et un train d'engrenages. Le groupe faisait également tourner une seconde génératrice à courant continu qui alimentait une batterie d'accumulateurs de secours destinés à stocker suffisamment de courant continu pour alimenter le générateur en cas de panne de l'excitatrice.

Lancement :

Lorsque le vent était propice (supérieur à 2,5 beauforts et inférieur à 8 beauforts), les essais pouvaient être effectués. La mise en route de l'éolienne s'effectuait selon une séquence précise :

• Mise au vent. Fonctionnant en mode « girouette » elle s'orientait, comme il a été dit plus haut, presque face au vent (hélice en arrière). « Presque », parce que pour des raisons qui demeurent inexpliquées, l'appareil s'orientait avec un écart systématique d'environ 13 degrés par rapport au sens réel du vent. La manche à air du pylône de 60 mètres permettait un ajustement automatique. Si nécessaire, le responsable de la station pouvait également procéder à un ajustement manuel.
• Le générateur était alors mis en route, couplé au réseau, l'hélice débrayée et stoppée. Cette configuration permettait au générateur de se synchroniser avec la fréquence du réseau EDF (50 Hz) et de stabiliser sa vitesse à 1 000 tours/minute.
• Ce n'est qu'à ce moment là que le frein à disque libérait l'hélice. L'accouplement hélice - générateur se faisait ensuite en embrayant l'hélice sur le générateur.

Dernière mise à jour : 18-May-2021 00:08:20 CEST


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