FR3024501A1

FR3024501A1 - HYDROLIENNE WITH ELECTROMAGNETIC RETARDER TO SLOW SPEED OF ROTATION OF BLADES.

Info

Publication number: FR3024501A1
Application number: FR1457340A
Authority: FR
Inventors: Jerome Bousquet; Lionel Dybowski
Original assignee: Eolys Ressources & En
Current assignee: Eolys Ressources & En
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2016-02-05

Abstract

La présente invention concerne une hydrolienne comprenant une génératrice couplée à un rotor supportant des pales animées en rotation par un courant marin et apte à générer un courant électrique. Cette hydrolienne comprend également des moyens de mesure de la vitesse de rotation du rotor ; au moins un ralentisseur électromagnétique fixé sur le rotor et conçu pour réduire la vitesse du rotor ; une unité de contrôle de la vitesse de rotation du rotor recevant des signaux provenant des moyens de mesure de la vitesse du rotor et émettant des signaux de commande vers le ralentisseur électromagnétique pour ralentir la rotation du rotor lorsque la vitesse mesurée dépasse une valeur déterminée. De cette manière, la vitesse du rotor est régulée pour atteindre une valeur quasi constante et ainsi fournir une énergie nominale déterminée. L'utilisation d'un ralentisseur électromagnétique évite la mise en œuvre de contacts mécaniques pour réguler la vitesse et une usure prématurée de ces contacts.The present invention relates to a tidal turbine comprising a generatrix coupled to a rotor supporting blades animated in rotation by a marine current and capable of generating an electric current. This tidal turbine also comprises means for measuring the speed of rotation of the rotor; at least one electromagnetic retarder attached to the rotor and adapted to reduce rotor speed; a rotational speed control unit of the rotor receiving signals from the rotor speed measuring means and transmitting control signals to the electromagnetic retarder to slow the rotation of the rotor when the measured speed exceeds a determined value. In this way, the speed of the rotor is regulated to reach an almost constant value and thus provide a determined nominal energy. The use of an electromagnetic retarder avoids the use of mechanical contacts to regulate the speed and premature wear of these contacts.

Description

Hydrolienne dotée d'un ralentisseur électromagnétique pour ralentir la vitesse de rotations des pales. 1. Domaine de l'invention L'invention concerne la conception d'une hydrolienne. Plus précisément, l'invention concerne une hydrolienne comprenant une génératrice mécaniquement couplée à un ralentisseur électro-magnétique permettant de ralentir la rotation des pales si leur vitesse dépasse un seuil déterminé. 2. Art antérieur Classiquement, les hydroliennes sont des machines sous-marines qui transforment l'énergie cinétique des courants marins en énergie électrique. Ces machines sont généralement posées sur le fond marin mais peuvent également être accrochées à un lest et à des flotteurs et ainsi fonctionner entre deux eaux. Les hydroliennes comportent généralement des pales animées en rotation par un rotor vertical ou horizontal. La disposition du rotor, le nombre de pales, leurs formes et leurs tailles varient en fonction de la puissance générée. Les hydroliennes sont classifiées en fonction de leur capacité de production d'électricité. De nos jours, on trouve de petites machines de 10 KW avec des pales d'un diamètre de 3 mètres, jusqu'à des machines de très forte puissance de 0,5 GW de 16 mètres de hauteur. Les hydroliennes sont généralement regroupées en fermes pour faciliter la maintenance, celle-ci s'effectuant par des plongeurs, il est préférable de visiter plusieurs appareils à la fois lors d'une plongée. Une hydrolienne comprend notamment : - un rotor doté d'un certain nombre de pâles, - un corps abritant les différents équipements électriques dans un volume étanche, et à servir de support à ces équipements, - une génératrice composée d'une partie centrale en rotation et d'un stator : le stator est solidaire du corps de l'hydrolienne et la partie centrale est entraînée directement par les pâles sous faction du courant marin, - un socle destiné à amarrer l'hydrolienne à un endroit déterminé du fond marin et à l'orienter dans le sens du courant, ou un système de lest et de flotteur. La production électrique de l'hydrolienne dépend directement de la vitesse du courant marin. Elle peut être placée sur un fond océanique et dans le lit d'une rivière, typiquement à une profondeur de 30 à 50 mètres par exemple. A certains emplacements, le courant change de sens en fonction de la marée, de sorte que le rotor et toute la partie génératrice doit fonctionner quel que soit le sens du courant marin. La vitesse du courant marin est très variable et peut à l'occasion de grandes marées ou de crues, atteindre des valeurs entraînant les pales à une vitesse excessive préjudiciable à leur fonctionnement. Pour un fonctionnement optimal de l'hydrolienne, on cherche à obtenir une production d'électricité régulière et nominale et à éviter de la détériorer en faisant tourner son rotor à une vitesse excessive. Les constructeurs ont donc prévu une régulation de la vitesse du rotor et un arrêt de sa rotation lorsque la vitesse du courant marin dépasse un certain seuil. La régulation de la vitesse du rotor peut être réalisée en faisant pivoter le corps de l'hydrolienne à l'aide d'un pivot motorisé. En augmentant l'angle entre la direction du courant et celle du rotor, on diminue l'efficacité de l'hydrolienne et on peut moduler la puissance générer en fonction de la vitesse du courant. Mais la rotation du corps de l'hydrolienne nécessite une mécanique complexe. De plus, cet équipement possède une inertie importante et ne résout pas le problème des courants fluctuants rapidement. Une autre solution consiste à disposer des volets réduisant la largeur du courant marin atteignant les pales de l'hydrolienne. Ces équipements sont également complexes à installer, consomment eux-mêmes de l'énergie électrique et sont sujets à la fixation d'algues et de crustacés, ce qui modifie leurs caractéristiques et empêche une bonne régulation.Hydrolienne with an electromagnetic retarder to slow the speed of blade rotation. FIELD OF THE INVENTION The invention relates to the design of a tidal turbine. More specifically, the invention relates to a tidal turbine comprising a generator mechanically coupled to an electromagnetic retarder to slow the rotation of the blades if their speed exceeds a predetermined threshold. 2. Prior art Traditionally, tidal turbines are underwater machines that convert the kinetic energy of marine currents into electrical energy. These machines are generally laid on the seabed but can also be hooked to a ballast and floats and thus work between two waters. The tidal turbines generally comprise blades rotated by a vertical or horizontal rotor. The arrangement of the rotor, the number of blades, their shapes and sizes vary according to the power generated. The tidal turbines are classified according to their capacity of electricity production. Nowadays, there are small machines of 10 KW with blades of a diameter of 3 meters, up to machines with very high power of 0.5 GW 16 meters high. The tidal turbines are usually grouped into farms to facilitate maintenance, it is done by divers, it is best to visit several devices at a time during a dive. A tidal turbine comprises in particular: - a rotor with a certain number of blades, - a body housing the various electrical equipment in a sealed volume, and to serve as a support for these equipment, - a generator consisting of a central portion in rotation and a stator: the stator is integral with the body of the tidal turbine and the central part is driven directly by the pale under the action of the marine current, - a base intended to moor the tidal turbine at a specific location of the seabed and to orient it in the direction of the current, or a system of ballast and float. The electric production of the tidal turbine depends directly on the speed of the marine current. It can be placed on an ocean floor and in the bed of a river, typically at a depth of 30 to 50 meters for example. In some places, the current changes direction depending on the tide, so that the rotor and all the generating part must work regardless of the direction of the current. The speed of the marine current is very variable and can at times of high tides or floods, reach values causing the blades to speed excessively detrimental to their operation. For optimal operation of the tidal turbine, one seeks to obtain a regular and nominal electricity production and to avoid damaging it by rotating its rotor at an excessive speed. Manufacturers have therefore provided a regulation of the rotor speed and a stop of its rotation when the speed of the marine current exceeds a certain threshold. The regulation of the rotor speed can be achieved by rotating the body of the tidal turbine using a motorized pivot. By increasing the angle between the direction of the current and that of the rotor, the efficiency of the tidal turbine is decreased and the power generated can be modulated as a function of the speed of the current. But the rotation of the body of the tidal turbine requires a complex mechanism. In addition, this equipment has significant inertia and does not solve the problem of fluctuating currents quickly. Another solution is to have flaps reducing the width of the marine current reaching the blades of the tidal turbine. These devices are also complex to install, consume themselves electrical energy and are subject to the fixation of algae and crustaceans, which modifies their characteristics and prevents a good regulation.

Une autre solution consiste à rendre pivotantes les pales sur l'arbre du rotor, c'est à dire à disposer d'une hydrolienne à pas variable. La variation de pas est rapide et convient à des fluctuations soudaines de flux marins, mais la mécanique est complexe à mettre en oeuvre. La jonction entre chaque pale et l'arbre central doit être étanche et difficile à réaliser, de plus cette jonction est sujette à encrassement. Une autre solution consiste à disposer sur le rotor d'un frein de parking bloquant sa rotation lors d'évènements pouvant altérer le bon fonctionnement de l'appareil. Mais cette solution réduit le rendement global de l'hydrolienne et exige une maintenance accrue que le milieu marin rend difficile. 3. Objectifs de l'invention L'invention a notamment pour objectif de pallier aux inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer une hydrolienne produisant une énergie électrique de façon régulière tout en subissant des courants marins de grandes vitesses et/ou avec des fluctuations rapides. 4. Exposé de l'invention Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet une hydrolienne comprenant une génératrice couplée à un rotor supportant des pales animées en rotation par un courant marin et apte à générer un courant électrique. L'hydrolienne comprend notamment : des moyens de mesure de la vitesse de rotation du rotor ; au moins un ralentisseur électromagnétique (10) fixé sur le rotor et conçu pour réduire la vitesse du rotor (3) ; une unité de contrôle de la vitesse de rotation du rotor (3) recevant des signaux provenant des moyens de mesure de la vitesse du rotor et émettant des signaux de commande vers le ralentisseur électromagnétique (10) pour ralentir la rotation du rotor lorsque la vitesse mesurée dépasse une valeur déterminée. La présence d'un ralentisseur électromagnétique permet de réguler facilement la vitesse du rotor animant la génératrice et ainsi de générer une production d'électricité régulière et optimale. Une hydrolienne selon l'invention est donc apte à produire de l'électricité dans un courant marin ayant de grandes amplitudes et des fluctuations soudaines. Selon un premier mode de réalisation, la génératrice dispose d'un moyen de réglage du couple, l'action de ralentissement par le ralentisseur électromagnétique est déclenchée lorsque le couple est maximal. De cette manière, il est possible de faire fonctionner la génératrice sans utiliser le ralentisseur électromagnétique dans une plus large plage de vitesse de courant. Si le couple est maximal et si la vitesse du courant augmente, alors il est nécessaire d'activer le ralentisseur électromagnétique. Selon un autre mode de réalisation, la valeur de commande appliquée au ralentisseur électromagnétique est proportionnelle à l'écart entre la vitesse du courant marin animant en rotation le rotor et une valeur de vitesse du rotor. De cette manière, on peut freiner l'arbre à l'aide du ralentisseur plus efficacement Selon un autre mode de réalisation, l'hydrolienne comporte un courantomètre mesurant la vitesse du courant marin, une absence de rotation du rotor et une détection de la présence d'un courant marin dépassant une certaine vitesse déclenchant l'émission d'un message d'erreur. De cette manière, une panne de l'hydrolienne est rapidement détectée et une intervention peut être déclenchée. Selon un autre mode de réalisation, le rotor comporte un arbre rotatif creux et ouvert aux deux extrémités. De cette manière, les composants au centre de l'hydrolienne sont plus efficacement refroidis. Selon un autre mode de réalisation, la section interne de l'arbre creux s'évase au voisinage d'au moins une extrémité. De cette manière, le courant d'eau pour le refroidissement est plus important.Another solution is to rotate the blades on the rotor shaft, that is to say to have a variable pitch turbine. The pitch variation is rapid and is suitable for sudden fluctuations in marine flux, but the mechanics are complex to implement. The junction between each blade and the central shaft must be tight and difficult to achieve, moreover this junction is subject to fouling. Another solution is to have on the rotor a parking brake blocking its rotation during events that may affect the proper operation of the device. But this solution reduces the overall efficiency of the tidal turbine and requires increased maintenance that the marine environment makes difficult. 3. OBJECTIVES OF THE INVENTION The invention particularly aims to overcome the disadvantages of the prior art. More specifically, the invention aims to provide a tidal turbine producing electrical energy regularly while undergoing marine currents of high speeds and / or with rapid fluctuations. 4. OBJECTS OF THE INVENTION These objectives, as well as others which will appear later, are achieved thanks to the invention which relates to a tidal turbine comprising a generator coupled to a rotor supporting blades rotated by a current marine and able to generate an electric current. The tidal turbine comprises in particular: means for measuring the speed of rotation of the rotor; at least one electromagnetic retarder (10) fixed to the rotor and adapted to reduce the rotor speed (3); a rotational speed control unit of the rotor (3) receiving signals from the rotor speed measuring means and transmitting control signals to the electromagnetic retarder (10) to slow the rotation of the rotor when the measured speed exceeds a certain value. The presence of an electromagnetic retarder makes it possible to easily regulate the speed of the rotor animating the generator and thus to generate a regular and optimal electricity production. A tidal turbine according to the invention is therefore able to produce electricity in a marine current having large amplitudes and sudden fluctuations. According to a first embodiment, the generator has a means of adjusting the torque, the deceleration action by the electromagnetic retarder is triggered when the torque is maximum. In this way, it is possible to operate the generator without using the electromagnetic retarder in a wider range of current velocities. If the torque is maximum and if the speed of the current increases, then it is necessary to activate the electromagnetic retarder. According to another embodiment, the control value applied to the electromagnetic retarder is proportional to the difference between the speed of the marine current rotating the rotor and a speed value of the rotor. In this way, it is possible to brake the shaft with the aid of the retarder more efficiently. According to another embodiment, the tidal turbine comprises a current meter measuring the speed of the marine current, an absence of rotation of the rotor and a detection of the presence. a marine current exceeding a certain speed triggering the emission of an error message. In this way, a failure of the tidal turbine is quickly detected and an intervention can be triggered. According to another embodiment, the rotor comprises a hollow rotary shaft and open at both ends. In this way, the components in the center of the tidal turbine are more efficiently cooled. According to another embodiment, the internal section of the hollow shaft flares in the vicinity of at least one end. In this way, the water flow for cooling is greater.

Selon un autre mode de réalisation, l'unité de contrôle émet une valeur représentative du nombre de sollicitations du frein électromagnétique depuis un instant déterminé. De cette manière, les maintenances sont déclenchées en fonction du nombre d'utilisations du ralentisseur. Selon un autre mode de réalisation, l'unité de contrôle émet une valeur représentative de la durée cumulée d'utilisation du frein électromagnétique depuis un instant déterminé. De cette manière, les opérations de maintenance peuvent être déclenchées à la suite de période d'utilisation du ralentisseur. Selon un autre mode de réalisation, l'hydrolienne comporte un arbre lent mis en rotation par les pâles et un arbre rapide supportant la génératrice, le ralentisseur électromagnétique étant placé sur l'axe rapide. De cette manière, le freinage du ralentisseur est plus efficace. 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier, donné à titre de simple exemple illustratif et non-limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1 présente un exemple d'une vue d'ensemble d'une hydrolienne selon l'invention, la figure 2 montre une coupe longitudinale d'une hydrolienne selon un exemple de réalisation de l'invention, la figure 3 présente une disposition de principaux éléments autour du rotor de l'hydrolienne selon un exemple préféré de réalisation, la figure 4 illustre un schéma d'un principe de régulation selon un exemple de réalisation de l'invention, la figure 5 présente des exemples de chronogrammes de mesures prises au cours du temps sur une hydrolienne selon l'invention. 6. Description d'un mode de réalisation de l'invention 6.1 Principe général La présente invention consiste en une hydrolienne comprenant une génératrice couplée à un rotor supportant des pales animées en rotation par un courant marin et apte à générer un courant électrique. Cette hydrolienne comprend également des moyens de mesure de la vitesse de rotation du rotor ; au moins un ralentisseur électromagnétique fixé sur le rotor et conçu pour réduire la vitesse du rotor ; une unité de contrôle de la vitesse de rotation du rotor recevant des signaux provenant des moyens de mesure de la vitesse du rotor et émettant des signaux de commande vers le ralentisseur électromagnétique pour ralentir la rotation du rotor lorsque la vitesse mesurée dépasse une valeur déterminée. De cette manière, la vitesse du rotor est régulée pour atteindre une valeur quasi constante et ainsi fournir une énergie nominale déterminée. L'utilisation d'un ralentisseur électromagnétique évite la mise en oeuvre de contacts mécaniques pour réguler la vitesse et une usure prématurée de ces contacts. 6.2 Description d'un mode de réalisation En référence à la Fig. 1, un exemple d'hydrolienne 1 selon l'invention comprend : un socle 2 destiné à se poser sur le sol sous-marin, un fond océanique ou le lit d'une rivière par exemple ; un rotor 3 animé en rotation sous l'action du courant marin agissant sur les pales 4, le rotor dispose d'un axe de rotation horizontal, ce qui n'exclue en rien la possibilité d'un axe vertical dans le contexte de la présente invention ; un corps (non visible sur la Fig. 1 car caché par le rotor) abritant les divers équipements électriques dans une enceinte étanche remplie d'air ; une grille 5 protégeant en avant et/ou en arrière les pales du rotor, pour éviter les chocs avec des objets ou animaux susceptibles de se déplacer dans le courant marin.According to another embodiment, the control unit emits a value representative of the number of solicitations of the electromagnetic brake since a given instant. In this way, the maintenances are triggered according to the number of uses of the retarder. According to another embodiment, the control unit emits a value representative of the cumulative duration of use of the electromagnetic brake for a given moment. In this way, the maintenance operations can be triggered following the period of use of the retarder. According to another embodiment, the tidal turbine comprises a slow shaft rotated by the blades and a fast shaft supporting the generator, the electromagnetic retarder being placed on the fast axis. In this way, braking of the retarder is more effective. 5. List of Figures Other features and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description of a particular embodiment, given as a simple illustrative and non-limiting example, and the accompanying drawings. among which: Figure 1 shows an example of an overview of a tidal turbine according to the invention, Figure 2 shows a longitudinal section of a tidal turbine according to an exemplary embodiment of the invention, Figure 3 shows an arrangement of main elements around the rotor of the tidal turbine according to a preferred embodiment, FIG. 4 illustrates a diagram of a regulation principle according to an exemplary embodiment of the invention, FIG. 5 presents examples of timing diagrams of measurements taken over time on a tidal turbine according to the invention. 6. DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT OF THE INVENTION 6.1 GENERAL PRINCIPLE The present invention consists of a tidal turbine comprising a generator coupled to a rotor supporting blades rotated by a marine current and able to generate an electric current. This tidal turbine also comprises means for measuring the speed of rotation of the rotor; at least one electromagnetic retarder attached to the rotor and adapted to reduce rotor speed; a rotational speed control unit of the rotor receiving signals from the rotor speed measuring means and transmitting control signals to the electromagnetic retarder to slow the rotation of the rotor when the measured speed exceeds a determined value. In this way, the speed of the rotor is regulated to reach an almost constant value and thus provide a determined nominal energy. The use of an electromagnetic retarder avoids the use of mechanical contacts to regulate the speed and premature wear of these contacts. 6.2 Description of an Embodiment Referring to FIG. 1, an example of a tidal turbine 1 according to the invention comprises: a base 2 intended to land on the submarine soil, an ocean floor or the river bed for example; a rotor 3 rotated by the action of the marine current acting on the blades 4, the rotor has a horizontal axis of rotation, which does not exclude the possibility of a vertical axis in the context of this invention; a body (not visible in Fig. 1 because hidden by the rotor) housing the various electrical equipment in a sealed chamber filled with air; a grid 5 protecting forward and / or backward the rotor blades, to avoid shocks with objects or animals likely to move in the marine current.

L'hydrolienne 1 est typiquement destinée à utiliser l'énergie cinétique des courants océaniques. En variante, l'hydrolienne est destinée à être immergée dans un cours d'eau, afin de convertir l'énergie hydraulique du cours d'eau en énergie électrique. La Fig. 2 montre une coupe longitudinale de l'hydrolienne 1 en montrant ainsi les principaux équipements à l'intérieur. Le corps 6 de l'hydrolienne contient notamment le rotor 3 comportant un arbre 7 sur lequel sont fixés des pales 4 et une génératrice composée de parties magnétiques actives rotoriques 8 animées en rotation et destinées à coopérer avec des parties magnétiques actives statoriques solidarisées avec le corps 6. La rotation du rotor autour de son axe de rotation X entraîne la production d'énergie électrique par la génératrice. Pour une efficacité maximale, l'hydrolienne est orientée de façon que la direction de l'axe X coïncide avec la direction du courant marin M. Dans la Fig. 2, le corps 6 est fixé au bout d'un pied 9 lui même solidaire de la base 2 posée sur le sol marin. Selon l'invention, le corps 6 de l'hydrolienne comporte un frein électromagnétique 10, également appelé ralentisseur électromagnétique destiné à offrir une résistance mécanique variable à la rotation de l'arbre 7. Le ralentisseur électromagnétique 10 utilise de préférence les courants de Foucault pour générer une résistance à la rotation. Cependant, tout modèle de ralentisseur électromagnétique commandé par une grandeur électrique convient dans le contexte de la présente invention. De même que pour la génératrice, le frein 10 comporte des pièces magnétiques rotoriques solidaires du rotor, et des pièces statoriques fixées au corps de l'hydrolienne. Selon un perfectionnement à considérer comme optionnel, un frein de parking 11 est placé sur l'arbre 7 afin de bloquer sa rotation, en cas de maintenance sur l'hydrolienne ou en présence de courant de très forte amplitude par exemple. Avantageusement, la génératrice est placée juste après l'avant de l'arbre supportant les pales, puis le ralentisseur 10 et enfin le frein de parking vers l'arrière de l'hydrolienne. Pour concentrer le flux du courant marin, l'ensemble des pales formant une pièce circulaire tourne au sein d'une tuyère 12 destinée à concentrer le flux du courant marin M. La tuyère 12 se présente sous la forme d'un tore ayant une section aplatie, les bords de fuite concentrent le courant marin vers l'intérieur. La grille 5 est placée face au courant marin dominant pour protéger les pales du rotor. Selon une variante, l'hydrolienne est placée dans un caisson aux parois grillagées. Selon un perfectionnement, l'hydrolienne dispose de capteurs pour contrôler le bon fonctionnement de l'appareil. Par mi ces capteurs, on trouve : - un capteur 13, appelé « courantomètre », pour mesurer la vitesse du courant marin. Ce capteur sert principalement à vérifier le bon fonctionnement de l'hydrolienne en corrélant les indications fournies par la génératrice représentatives de la vitesse de rotation du rotor, avec celles fournies par ce capteur, - un tachymètre pour mesurer la vitesse de rotation du rotor, - des capteurs de température associés l'un à la génératrice et l'autre au frein électromagnétique. Les différents équipements électriques (génératrice, frein électromagnétique, courantomètre, capteur de température, ...) sont reliés à une unité de contrôle placée de préférence à la surface, ou dans un caisson étanche à proximité immédiate de l'appareil. L'unité de contrôle comporte un régulateur de courant qui est connecté à la génératrice et qui fournit un courant électrique compatible avec celui du secteur, aussi bien en tension qu'en phase. Dans l'exemple illustré par la Fig. 2, l'hydrolienne dispose d'un seul arbre 7 animant en rotation les pales et les pièces rotoriques de la génératrice et du ralentisseur. Selon une variante, l'hydrolienne dispose d'un arbre lent mis en rotation par les pâles et d'un arbre rapide, les deux arbres étant couplés par une boite de vitesse chargée d'assurer la démultiplication. Selon cette variante, le ralentisseur électromagnétique est placé sur l'axe rapide. L'utilisation d'un ralentisseur électromagnétique dégage une chaleur importante. Dans le prototype réalisé, la température du ralentisseur se stabilise autour de 450 °C, mais peut monter jusqu'à 600 °C. Plus la puissance de l'hydrolienne est bridée, plus le ralentisseur risque de s'échauffer, il devient alors nécessaire de le refroidir de façon performante. Placée dans un milieu liquide variant de 7 à 20 °C pour des latitudes tempérées, la surface immergée du corps de l'hydrolienne permet un bon échange par conduction. Cependant, la chaleur est prioritairement produite au centre et ne peut donc pas facilement s'évacuer par la surface du corps de l'hydrolienne. Il peut donc être nécessaire de prévoir un autre moyen de refroidissement. Selon un perfectionnement, le refroidissement des équipements au centre de l'hydrolienne s'effectue à l'aide de l'arbre 7 du rotor 3. Selon ce perfectionnement, l'arbre 7 est creux et ouvert à chaque extrémité 14 permettant au courant marin M de pénétrer dans l'hydrolienne et d'atteindre les équipements au centre. Pour améliorer le refroidissement, au moins un des orifices aux extrémités 14 de l'arbre est évasé et se rétrécit en pénétrant dans l'appareil. De cette manière, une plus large embouchure est offerte au milieu liquide et le flux marin traversant l'arbre est accéléré. La Fig. 3 présente une disposition des principaux éléments autour du rotor de l'hydrolienne selon un exemple préféré de réalisation. Des flèches représentent les liaisons électriques du ralentisseur et du stator de la génératrice, ces liaisons sont reliées à une armoire électrique contenant l'unité de contrôle. Dans cet exemple, le frein de parking du type à disque, est placé à l'avant de l'hydrolienne, autour du support des pales. Après avoir détaillé les différents équipements d'une hydrolienne selon l'invention, nous allons maintenant détailler comment ceux-ci coopèrent. L'utilisation d'un frein électromagnétique dans une hydrolienne autorise une grande souplesse d'utilisation et une standardisation de l'appareil. Il est ainsi possible de définir une puissance nominale sans changer les équipements, uniquement en bridant la vitesse de rotation. Si le centre de contrôle détecte que la puissance produite dépasse la puissance nominale, alors le frein électromagnétique est activé pour exercer un freinage sur le rotor.The tidal turbine 1 is typically intended to use the kinetic energy of the ocean currents. Alternatively, the tidal turbine is intended to be immersed in a watercourse, in order to convert the hydraulic power of the watercourse into electrical energy. Fig. 2 shows a longitudinal section of the tidal turbine 1 thus showing the main equipment inside. The body 6 of the tidal turbine contains in particular the rotor 3 comprising a shaft 7 on which are fixed blades 4 and a generator composed of rotating active magnetic rotor parts 8 and intended to cooperate with statorically active magnetic portions secured to the body 6. The rotation of the rotor around its axis of rotation X results in the production of electrical energy by the generator. For maximum efficiency, the tidal turbine is oriented so that the direction of the X axis coincides with the direction of the marine current M. In FIG. 2, the body 6 is attached to the end of a foot 9 itself integral with the base 2 placed on the sea floor. According to the invention, the body 6 of the tidal turbine comprises an electromagnetic brake 10, also called electromagnetic retarder intended to offer a variable mechanical strength to the rotation of the shaft 7. The electromagnetic retarder 10 preferably uses the eddy currents for generate resistance to rotation. However, any model of electromagnetic retarder controlled by an electrical magnitude is suitable in the context of the present invention. As for the generator, the brake 10 comprises rotor rotor magnetic pieces integral with the rotor, and stator parts fixed to the body of the tidal turbine. According to an improvement to be considered as optional, a parking brake 11 is placed on the shaft 7 in order to block its rotation, in the event of maintenance on the tidal turbine or in the presence of very high amplitude current for example. Advantageously, the generator is placed just after the front of the shaft supporting the blades, then the retarder 10 and finally the parking brake to the rear of the tidal turbine. To concentrate the flow of the marine current, the set of blades forming a circular part rotates within a nozzle 12 intended to concentrate the flow of the marine current M. The nozzle 12 is in the form of a torus having a section Flattened, the trailing edges concentrate the marine current inward. The grid 5 is placed facing the prevailing marine current to protect the rotor blades. According to one variant, the tidal turbine is placed in a box with grid walls. According to an improvement, the tidal turbine has sensors to control the proper operation of the device. By these sensors, we find: a sensor 13, called a "current meter", for measuring the speed of the marine current. This sensor is mainly used to verify the proper functioning of the tidal turbine by correlating the indications provided by the generator representative of the rotational speed of the rotor, with those provided by this sensor, - a tachometer for measuring the speed of rotation of the rotor, - temperature sensors associated with the generator and the other with the electromagnetic brake. The various electrical equipment (generator, electromagnetic brake, current meter, temperature sensor, ...) are connected to a control unit placed preferably on the surface, or in a waterproof box in the immediate vicinity of the device. The control unit has a current regulator that is connected to the generator and provides an electrical current that is compatible with that of the mains, both in voltage and phase. In the example illustrated in FIG. 2, the tidal turbine has a single shaft 7 rotating the blades and rotor parts of the generator and the retarder. According to a variant, the tidal turbine has a slow shaft rotated by the blades and a fast shaft, the two shafts being coupled by a gearbox to ensure the reduction. According to this variant, the electromagnetic retarder is placed on the fast axis. The use of an electromagnetic retarder releases a lot of heat. In the realized prototype, the temperature of the retarder stabilizes around 450 ° C, but can rise up to 600 ° C. The more the power of the tidal turbine is clamped, the more the retarder may heat up, it becomes necessary to cool it well. Placed in a liquid medium varying from 7 to 20 ° C for temperate latitudes, the immersed surface of the body of the tidal turbine allows a good exchange by conduction. However, the heat is primarily produced in the center and therefore can not easily escape through the surface of the body of the tidal turbine. It may therefore be necessary to provide another cooling means. According to an improvement, the equipment cooling in the center of the tidal turbine is carried out using the shaft 7 of the rotor 3. According to this improvement, the shaft 7 is hollow and open at each end 14 allowing the marine current M to enter the tidal turbine and reach the equipment in the center. To improve cooling, at least one of the orifices at the ends 14 of the shaft is flared and narrows as it penetrates the apparatus. In this way, a larger mouth is offered to the liquid medium and the sea flow through the tree is accelerated. Fig. 3 shows an arrangement of the main elements around the rotor of the tidal turbine according to a preferred embodiment. Arrows represent the electrical connections of the retarder and stator of the generator, these links are connected to an electrical cabinet containing the control unit. In this example, the disk type parking brake is placed at the front of the tidal turbine around the blade support. Having detailed the various equipment of a tidal turbine according to the invention, we will now detail how they cooperate. The use of an electromagnetic brake in a tidal turbine allows a great flexibility of use and a standardization of the device. It is thus possible to define a nominal power without changing the equipment, only by clamping the speed of rotation. If the control center detects that the power produced exceeds the nominal power, then the electromagnetic brake is activated to apply braking on the rotor.

La Fig. 4 est une illustration schématique du principe de régulation selon un exemple de réalisation de l'invention. L'unité de contrôle comporte au moins une unité centrale, des interfaces d'entrées et de sorties pour l'acquisition des données et un programme de régulation enregistré dans une mémoire. Nous allons maintenant expliquer le fonctionnement de l'unité centrale exécutant son programme de régulation. L'unité de contrôle analyse les signaux provenant de la génératrice et éventuellement de la sonde tachymétrique pour déterminer la vitesse de rotation des pales et la vitesse du courant marin. Dans le contexte de la présente invention, la puissance maximale de la génératrice est atteinte pour une vitesse de rotation Vmax qui dépend d'un couple donné de la génératrice. Typiquement, pour le modèle testé et pour un couple nul, la vitesse Vmax est égale à 100 tours/min sur le rotor. Si la génératrice fournit plus d'énergie, ce qui correspond à une augmentation de la vitesse de rotation du rotor et donc une augmentation de la vitesse du courant marin, l'unité de contrôle émet une commande pour augmenter le couple de la génératrice et ainsi pour dégrader le rendement de la génératrice. En modifiant la consigne de couple, on peut ainsi abaisser la consigne de vitesse. Si la vitesse du courant marin continue à augmenter, il devient alors nécessaire d'utiliser le frein électromagnétique 10 pour absorber le surplus de puissance fournie par les pales. Dans ce cas, l'unité de contrôle analyse la vitesse de rotation du rotor et émet un signal de commande vers le ralentisseur électromagnétique 10 dont la valeur est proportionnelle à l'écart entre la vitesse mesurée du courant marin et une vitesse de référence de ce courant marin permettant d'atteindre la puissance nominale spécifiée pour l'hydrolienne. Cette puissance nominale est atteinte pour une vitesse nominale du rotor. L'expérimentation a permis de définir trois modes de fonctionnement en fonction de la vitesse du courant marin mesurée par les signaux fournis par la génératrice. Lorsque la mesure se situe dans une plage basse de vitesse en dessous de la vitesse nominale, le ralentisseur n'offre pas de résistance et le couple de la génératrice est minimum. Dans une plage intermédiaire de la vitesse du courant marin dépassant la vitesse nominale, le fonctionnement est dégradé : le ralentisseur n'offre toujours pas de résistance et le couple de la génératrice augmente jusqu'à une valeur maximale. De cette manière, en jouant sur le couple la puissance de l'hydrolienne est régulée pour fournir la puissance nominale. Dans une plage haute de vitesse du courant marin, le fonctionnement est dégradé d'avantage en commandant la génératrice avec un couple maximum et en activant le ralentisseur. Au-delà d'une certaine vitesse du courant marin qui dépasse les capacités de l'hydrolienne et qui pourrait l'endommager, par sécurité l'hydrolienne est inactivée. Pour cela, le ralentisseur 10 est commandé avec une amplitude maximale de façon à freiner le plus possible la rotation du rotor, ensuite le frein de parking 11 est activé de façon à l'arrêter complétement. De cette façon, le frein de parking exerce une action réduite et peut être sous-dimensionné, de plus son usure est moins importante. Selon un mode particulier de réalisation, le programme de régulation comporte un module R1 qui émet un signal de commande en fonction de la vitesse mesurée du courant marin, mais aussi de la vitesse du rotor de façon à réaliser une boucle de régulation. La régulation de vitesse permet de réguler la puissance en faisant varier les paramètres de la consigne de vitesse, de la consigne de couple et de la valeur de commande du ralentisseur électromagnétique 10. La régulation est par exemple de type PID. En fonction de la mesure de vitesse de rotation du rotor et de la vitesse du courant marin, le module R1 commande le couple de la génératrice 2. Dès que le courant marin atteint une certaine vitesse permettant de récupérer de l'énergie, le module R1 augmente la consigne de couple en maintenant une consigne de vitesse nulle, de cette façon, l'énergie réactive émise par la génératrice est ainsi récupérée. La charge de la génératrice est optimisée en fonction du couple d'entrée introduit. Le signal de commande est également transmis à un détecteur de couple qui transmet la valeur à un comparateur qui la compare au couple maximal de la génératrice, ce couple correspondant à une puissance maximale, 100 KW par exemple. Lorsque le détecteur de seuil détecte que le seuil est atteint, alors il transmet un signal d'activation du ralentisseur électromagnétique 10 pour freiner la rotation du rotor. L'action du ralentisseur électromagnétique est quasi immédiate, de sorte qu'en cas de brusque montée de la vitesse du courant détectée par l'augmentation de la vitesse de rotation du rotor, le temps de réponse de l'unité de contrôle et du ralentisseur est de l'ordre de la milliseconde, ce qui permet une parfaite régulation de la puissance générée par l'hydrolienne. Selon un mode particulier de réalisation, le comparateur détermine l'écart entre la valeur de commande du couple transmis à la génératrice et la valeur du couple maximal et calcule une valeur de commande du ralentisseur proportionnel à cet écart. De cette façon, l'action du ralentisseur électromagnétique est ajustée et la vitesse de rotation du rotor animant la génératrice est finement régulée. L'utilisation d'un frein électromagnétique réduit l'usure de l'hydrolienne, en particulier du frein de parking. De cette manière, la fréquence des visites de maintenance est réduite. Selon un perfectionnement, la durée entre deux visites de maintenance dépend de données d'utilisation du ralentisseur. La donnée d'utilisation à prendre en compte peut être le nombre de sollicitations du ralentisseur, par exemple 20 000 sollicitations. Pour déclencher une visite de maintenance, l'unité de contrôle envoie régulièrement à un serveur centralisé le nombre de sollicitations du ralentisseur depuis un instant déterminé, le moment de la dernière maintenance par exemple. En variante, la donnée d'utilisation à prendre en compte peut être la durée cumulée d'utilisation du ralentisseur, par exemple 500 minutes. Un capteur de température placé sur le ralentisseur peut aussi détecter une surchauffe et déclencher l'émission d'un message d'alarme vers le serveur centralisé. De même, la détection d'une surchauffe du ralentisseur déclenche l'arrêt de l'hydrolienne en activant le frein de parking. La Fig. 5 présente des chronogrammes illustrant le principe du fonctionnement d'une hydrolienne selon l'invention. Dans l'exemple illustré, le courant marin produit une première accélération de petite amplitude. Le programme de régulation détecte que la consigne de couple est inférieure à la valeur maximale du couple de la génératrice. Le programme de régulation ne transmet pas de commande au ralentisseur 10. Au cours d'une seconde accélération du courant marin d'amplitude plus importante, le programme de régulation détecte que la consigne de couple est légèrement supérieure à la valeur maximale du couple de la génératrice. Le programme de régulation calcule alors une valeur de commande du ralentisseur qui est proportionnelle à l'écart entre la valeur de couple déterminée par le module R1 et la valeur de couple maximal. On voit sur la Fig. 5 que la vitesse de rotation des pales ne dépasse pas une vitesse maximale. Si un courantomètre 13 est installé, il peut être utilisé à des fins de contrôle. Par exemple, si la génératrice ne fournit pas d'énergie, bien qu'aucun frein ne bloque son rotor et que le courantomètre détecte la présence d'un courant marin dépassant un seuil déterminé de vitesse, alors l'appareil ne fonctionne plus correctement. Cette panne peut être due par exemple, à une défection du frein électromagnétique ou tout autre raison entraînant le blocage du rotor. Dans ce cas, un message d'erreur est envoyé au serveur, et une visite de contrôle devra être rapidement effectuée. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits. En particulier, l'invention peut être mise en oeuvre par toute hydrolienne avec un axe horizontal ou avec un axe vertical, qu'elle soit posée sur le fond marin ou placée entre deux eaux.Fig. 4 is a schematic illustration of the regulation principle according to an exemplary embodiment of the invention. The control unit comprises at least one central unit, input and output interfaces for data acquisition and a control program stored in a memory. We will now explain the operation of the central unit executing its control program. The control unit analyzes the signals from the generator and possibly the tachometer probe to determine the speed of rotation of the blades and the speed of the marine current. In the context of the present invention, the maximum power of the generator is reached for a rotation speed Vmax which depends on a given torque of the generator. Typically, for the model tested and for a zero torque, the speed Vmax is equal to 100 revolutions / min on the rotor. If the generator provides more energy, which corresponds to an increase in the rotational speed of the rotor and therefore an increase in the speed of the marine current, the control unit issues a command to increase the generator torque and thus to degrade the performance of the generator. By modifying the torque setpoint, it is thus possible to lower the speed reference. If the speed of the marine current continues to increase, it then becomes necessary to use the electromagnetic brake 10 to absorb the surplus power provided by the blades. In this case, the control unit analyzes the rotational speed of the rotor and transmits a control signal to the electromagnetic retarder 10 whose value is proportional to the difference between the measured speed of the marine current and a reference speed of this marine current to achieve the specified power rating for the tidal turbine. This nominal power is reached for a nominal speed of the rotor. The experiment allowed to define three modes of operation according to the speed of the marine current measured by the signals supplied by the generator. When the measurement is in a low speed range below the rated speed, the retarder does not provide resistance and the generator torque is minimum. In an intermediate range of the speed of the marine current exceeding the nominal speed, the operation is degraded: the retarder still does not offer resistance and the torque of the generator increases to a maximum value. In this way, by acting on the torque, the power of the tidal turbine is regulated to provide the nominal power. In a high speed range of the marine current, the operation is degraded further by controlling the generator with maximum torque and activating the retarder. Beyond a certain speed of the marine current which exceeds the capacities of the tidal turbine and which could damage it, for safety the tidal turbine is inactivated. For this, the retarder 10 is controlled with a maximum amplitude so as to brake as much as possible the rotation of the rotor, then the parking brake 11 is activated so as to stop it completely. In this way, the parking brake has a reduced action and can be undersized, moreover its wear is less important. According to a particular embodiment, the regulation program comprises a module R1 which emits a control signal as a function of the measured speed of the marine current, but also of the speed of the rotor so as to achieve a control loop. The speed regulation makes it possible to regulate the power by varying the parameters of the speed setpoint, the torque setpoint and the control value of the electromagnetic retarder 10. The regulation is for example of the PID type. Depending on the measurement of the rotational speed of the rotor and the speed of the marine current, the module R1 controls the torque of the generator 2. As soon as the marine current reaches a certain speed for recovering energy, the module R1 increases the torque setpoint by maintaining a zero speed setpoint, in this way, the reactive energy emitted by the generator is thus recovered. The load of the generator is optimized according to the input torque introduced. The control signal is also transmitted to a torque detector which transmits the value to a comparator which compares it to the maximum torque of the generator, this torque corresponding to a maximum power, 100 KW for example. When the threshold detector detects that the threshold is reached, then it transmits an activation signal of the electromagnetic retarder 10 to slow the rotation of the rotor. The action of the electromagnetic retarder is almost immediate, so that in case of sudden rise in the speed of the current detected by the increase of the speed of rotation of the rotor, the response time of the control unit and the retarder is of the order of a millisecond, which allows a perfect regulation of the power generated by the tidal turbine. According to a particular embodiment, the comparator determines the difference between the control value of the torque transmitted to the generator and the value of the maximum torque and calculates a control value of the retarder proportional to this difference. In this way, the action of the electromagnetic retarder is adjusted and the speed of rotation of the rotor animating the generator is finely regulated. The use of an electromagnetic brake reduces the wear of the tidal turbine, in particular the parking brake. In this way, the frequency of maintenance visits is reduced. According to one improvement, the duration between two maintenance visits depends on data of use of the retarder. The usage data to be taken into account may be the number of stresses of the retarder, for example 20,000 requests. To trigger a maintenance visit, the control unit regularly sends to a centralized server the number of requests of the retarder since a specific moment, the time of the last maintenance for example. As a variant, the usage data to be taken into account may be the cumulative duration of use of the retarder, for example 500 minutes. A temperature sensor placed on the retarder can also detect overheating and trigger the transmission of an alarm message to the centralized server. Similarly, the detection of an overheating of the retarder triggers the shutdown of the tidal turbine by activating the parking brake. Fig. 5 presents timing diagrams illustrating the principle of operation of a tidal turbine according to the invention. In the illustrated example, the marine current produces a first acceleration of small amplitude. The control program detects that the torque setpoint is lower than the maximum torque value of the generator. The control program does not transmit control to the retarder 10. During a second acceleration of the marine current of greater amplitude, the control program detects that the torque setpoint is slightly greater than the maximum value of the torque of the generator. The control program then calculates a control value of the retarder which is proportional to the difference between the torque value determined by the module R1 and the maximum torque value. We see in FIG. 5 that the speed of rotation of the blades does not exceed a maximum speed. If a current meter 13 is installed, it can be used for control purposes. For example, if the generator does not provide power, although no brake is blocking its rotor and the current meter detects the presence of a marine current exceeding a certain speed threshold, then the unit is not functioning properly. This failure can be due for example to a defection of the electromagnetic brake or any other reason causing the blocking of the rotor. In this case, an error message is sent to the server, and a control visit should be made quickly. The invention is not limited to the embodiments that have just been described. In particular, the invention can be implemented by any tidal turbine with a horizontal axis or with a vertical axis, whether placed on the seabed or placed between two waters.

Claims

REVENDICATIONS1. Hydrolienne (1) comprising a generator (8) coupled to a rotor (3) supporting blades animated in rotation by a marine current (M) and capable of generating an electric current, characterized in that it comprises: measurement means the rotational speed of the rotor; at least one electromagnetic retarder (10) fixed to the rotor and adapted to reduce the rotor speed (3); a rotational speed control unit of the rotor (3) receiving signals from the rotor speed measuring means and transmitting control signals to the electromagnetic retarder (10) to slow the rotation of the rotor when the measured speed exceeds a certain value.

2. Hydrolienne according to claim 1, characterized in that said generator (8) has a torque adjusting means, the deceleration action by the electromagnetic retarder (10) being triggered when the torque is maximum.

3. A water turbine according to claim 1 or 2, characterized in that the control value applied to the electromagnetic retarder (10) is proportional to the difference between the speed of the marine current rotating the rotor and a speed value of the rotor.

4. A water turbine according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a current meter (13) measuring the speed of the marine current, an absence of rotation of the rotor and a detection of the presence of a marine current exceeding a certain speed that triggers an error message. . Hydrolic fluid according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotor (3) comprises a rotary shaft (7) hollow and open at both ends. 6. Hydrolienne according to claim 5, characterized in that the inner section of the hollow shaft (7) flares in the vicinity of at least one end (14). 7. Hydro-turbine according to any one of the preceding claims, characterized in that said control unit emits a value representative of the number of solicitations of the electromagnetic brake (10) from a given moment. 8. Hydrothermal fluid according to any one of the preceding claims, characterized in that said control unit emits a value representative of the cumulative duration of use of the electromagnetic brake (10) from a given moment. 9. Hydro-turbine according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a slow shaft rotated by the blades and a fast shaft supporting the generator, the electromagnetic retarder (10) being placed on the fast axis.