La turbine Francis fait partie des turbines à réaction qui transforment l’énergie de pression du fluide de travail en énergie cinétique dans le distributeur et dans le rotor. Les turbines Francis sont utilisées à des hauteurs de chute moyennes. La puissance de la turbine est ajustée par l’ajustage des aubes directrices. En pratique, les turbines Francis sont utilisées dans des centrales hydroélectriques et des centrales à accumulation.
Le HM 430C permet d’étudier le fonctionnement et le comportement en opération d’une turbine Francis. Les dimensions de l’unité d’exercice garantissent des valeurs mesurées réalistes. Le circuit d’eau fermé se compose du réservoir avec refroidissement optionnel, de la pompe centrifuge et d’une soupape d’étranglement pour ajuster le débit. Le couvercle transparent permet d’observer la turbine en marche de manière optimale. Ainsi, on peut observer l’écoulement d’eau, le rotor et les aubes directrices pendant l’opération. En ajustant les aubes directrices, on modifie l’angle d’écoulement, la section transversale d’écoulement et ainsi la puissance de la turbine. Une machine asynchrone est utilisée pour la sollicitation de la turbine comme un générateur.
Une pompe avec vitesse de rotation variable via un convertisseur de fréquence garantit une opération à faible consommation d’énergie.
La vitesse de rotation de la turbine est mesurée sans contact physique à l’aide d’un capteur de déplacement inductif sur l’arbre de la génératrice. Pour déterminer le couple de rotation, la génératrice est montée en palier oscillant et équipée d’un capteur de force pour mesurer le couple. Les valeurs de pression en entrée et en sortie de la turbine ainsi que la température et le débit sont mesurés par des capteurs. Les valeurs mesurées sont affichées de manière numérique et traitées ultérieurement sur PC. Ici, les données de puissance de la turbine étudiée sont calculées et représentées par des courbes caractéristiques.
