Eoliene Upt
-
Upload
razvanraz1 -
Category
Documents
-
view
232 -
download
1
Transcript of Eoliene Upt
-
7/31/2019 Eoliene Upt
1/135
1
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Cuprins1.Importana centralelor eolienelor
2.Istoric3.Transformri de energie4.Tipuri de centrale eoliene
5. Prile componente ale unei eoliene6.Studiul eolienelor
-
7/31/2019 Eoliene Upt
2/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
1.Importana centralelor eolieneTrei factori au determinat ca soluia de a utiliza
centrale eoliene s devin mai competitiv: dezvoltarea electronicii de putere; ameliorarea performanelor aerodinamice nconceperea turbilnelor eoliene; finanarea naional pentru implementarea denoi centrale eoliene.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
3/135
3
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
4/135
4
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Energiea eolian asigur necesarul de energie electric pentru 10 milioanede locuitori.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
5/135
5
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
6/135
-
7/31/2019 Eoliene Upt
7/135
-
7/31/2019 Eoliene Upt
8/135
8
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Moara de vnt este strmoulgeneratoarelor eoliene. Ea a aprut nEvul Mediu n Europa
Mai trziu, morile se orientaudup direcia vntului i au fostpuse pnze pentru a capta maibine energia vntului(secolul XII)
2. Istoricul eolienelor
-
7/31/2019 Eoliene Upt
9/135
9
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Utilizarea metalului a permismodificare formei turnului icreterea considerabil a
mainilor pe care le numim pescurt "eoliene"
n secolul XX au aprut primeleeoliene moderne. Este studiat profilulpalelor, se inspir dup profilul aripilorde avion. n prezent, eolienele sunt
majoritatea cu ax orizontal.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
10/135
10
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
3.Transformri de energieStocare
acumulatoriEnergie
cinetic
vnt
Energie
mecanic
rotor
Energie
electric
generator
Reea de
distribuie
Sarciniizolate
(ex: sate
izolate)
-
7/31/2019 Eoliene Upt
11/135
11
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Sistemele eoliene de conversie a energieivntului au i pierderi.
Astfel, se poate meniona un randament deordinul a 59 % pentru rotorul eolienei,96% al multiplicatorului.
Trebuie luate n considerare, de asemenea,pierderile n generator in sistemle deconversie.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
12/135
12
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
O caracteristic important a centraleloreoliane const n faptul cocup o
suprafa mic pe sol.Acesta este un foarte mare avantaj,
deoarece perturb puin locaia unde este
instalat, permind meninereaactivitilor industriale sau agricole dinapropiere.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
13/135
13
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
4.Tipuri de centrale eoliene
Sunt centrale eoliene plasate nlocaii izolate. centrala eolian nu este
racordat la reeaua de energieelectric inu este conectat cualte centrale eoliene.
a) Din punt de vedere al amplasamentului Centrale eoliene individuale
-
7/31/2019 Eoliene Upt
14/135
14
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Ferme de centrale eoliene
Centrale amplasate pe solCentrale amplasate n mri
sau oceane
-
7/31/2019 Eoliene Upt
15/135
15
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Centralele eoliene grupate sub forma unor ferme auavantajul c puterile instalate sunt mai mari i
alimentarea consumatorilor este mai sigur.Instalrile pe soleste mai ieftin dar creaz dificultin utilizarea agricol a solului.Instalrile sub form de ferme n largul mrilor sauoceanelor,au avantajul c vntului are o vitez maiconstant i durata n care exist vnt este mai mare.Acest tip de instalare reduce dezavantajul provocat dezgomotul sonor al centralelor eoliene, de asemenea seamelioreaz estetica mediului.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
16/135
-
7/31/2019 Eoliene Upt
17/135
17
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Schema circulaiei aerului la rotoarele Savonius
-
7/31/2019 Eoliene Upt
18/135
-
7/31/2019 Eoliene Upt
19/135
19
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Rotorul lui Darrieusse bazeaz pe principiulvariaiei periodice a forei generate de incidena
vntului cu palele rotorului turbinei eoliene.Profilul special al palei plasat ntr-un curent deaer, n funcie de diferitele unghiuri, este supusunor fore ale cror intensitate i direcie suntdiferite.Rezultanta acestor fore determin apariia unuicuplu motor care rotete rotorul turbinei eoliene.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
20/135
20
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Exist dou categorii de
eoliene cu ax orizontal:Amonte: vntul sufl pefaa palelor, fa dedirecia nacelei. Palelesunt rigide, iar rotorul esteorientat, cu ajutorul unuidispozitiv, dup direciavntului.
2) Cu rotor orinzotal
-
7/31/2019 Eoliene Upt
21/135
-
7/31/2019 Eoliene Upt
22/135
22
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Dispunerea amonte a turbinei este cea maiutilizat, deoarece:
este mai simpl i d cele mai bune rezultatela puteri mari
nu are suprafee de direcionare, eforturile de manevrare sunt mai reduse i
are o stabilitate mai bun.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
23/135
23
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
c)Din punct de vedere al puterii
Diametrulpalelor Puterea nominal
Putere mic 46 m > 1 MW
-
7/31/2019 Eoliene Upt
24/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
5. Prile componente ale unei centrale eoliene
-
7/31/2019 Eoliene Upt
25/135
25
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Nivelul zgomotului la o central eolian
-
7/31/2019 Eoliene Upt
26/135
26
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Evoluia nivelului sonorn funcie de numrul deeoliene este logaritmic, respectiv instalareacelei de a doua eoliene determin creterea
nivelului sonor cu 3 dB i nu dublarea acestuia.Pentru diminuarea polurii sonore exist mai multe
ci:- multiplicatoarele sunt special concepute
pentru eoliene.Se ncearc favorizarea acionrilor directe,
(eliminarea multiplicatoarelor).
-
7/31/2019 Eoliene Upt
27/135
27
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
- profilul palelorConstitue obiectul unor cercetri pentru reducerea
polurii sonore determinat de scurgereavntului n jurul palelor sau a celor datoratenacelei sau pilonului.-Arborii de transmisie - sunt prevzui cu
amortizoare pentru limitarea vibraiilor.Antifonarea nacelei permite, de asemenea,reducerea zgomotelor.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
28/135
28
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
6. Studiul eolienelorn studiul eolienei, trebuiesc urmrite valorilecuplurilor ML, MEi a vitezelor arborelui primar Li acelui secundar .
Arborele primar, numit i arborele lent, este arborelerotorului turbinei eoliene. Acesta se rotete cu viteza
L
i transmite cuplul ML
.Arborele secundar, numit i arborele rapid, este celal generatorului. Acesta are viteza , fiindcaracterizat de cuplul electromagnetic ME.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
29/135
29
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
6.1 Circuite electrice trifazate
)3
22sin(2
)3
2sin(2
)sin(2
3
2
1
tUu
tUu
tUu
-
7/31/2019 Eoliene Upt
30/135
30
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Arborele primar
(arborele lent)
Arborele
secundar (al
MAS)Reea
L, ML , ME, s, IRP, Q, S, IS,
cos
-
7/31/2019 Eoliene Upt
31/135
-
7/31/2019 Eoliene Upt
32/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Structura unui circuit trifazat
-
7/31/2019 Eoliene Upt
33/135
-
7/31/2019 Eoliene Upt
34/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Conexiunile circuitelor trifazateConexiune triunghi
-
7/31/2019 Eoliene Upt
35/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Conexiunile circuitelor trifazateTensiunile i curenii la conexiunea stea
0302010 UUU'
011 VVU '
022 VVU '
033 VVU
2112 VVU
3223 VVU
1331 VVU
fl UU 3
fl II
-
7/31/2019 Eoliene Upt
36/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Conexiunile circuitelor trifazateTensiunile i curenii la conexiunea triunghi
23313
12232
31121
III
III
III
fl II 3
fl UU
-
7/31/2019 Eoliene Upt
37/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Conexiunile circuitelor trifazatePuterile la conexiunea stea
1 0 1 2 0 2 3 0 3 1 1 2 2 3 3( ) ( ) ( ) ,p v v i v v i v v i u i u i u i
)sin(2
)sin(2
)sin(2
333
222
111
tUu
tUu
tUu
)sin(2
)sin(2
)sin(2
3333
2222
1111
tIi
tIi
tIi
-
7/31/2019 Eoliene Upt
38/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Putera activa la conexiunea stea
Puterea reactiv
22 .S QP
,cosIUcosIUcosIUtdpT
PT
3332221110
1
UUUU f 321 IIII f 321 321 cosIUP ff3 3 l lP U I cos
1 1 1 2 2 2 3 3 3 .Q U I sin U I sin U I cos nisIUQ ff3 nisIUQ ll3
Putera aparent 3 ,l lS U I
-
7/31/2019 Eoliene Upt
39/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Puterile la conexiunea triunghi
1 2 12 2 3 23 3 1 31 12 12 23 23 31 31( ) ( ) ( ) .p v v i v v i v v i u i u i u i
.cosIUcosIUcosIUtdpTP
T
313131232323121212
0
1
UUUU f 312312 12 23 31 fI I I I
, 312312
cosIUP ll3
3 cosf fP U I
313131232323121212 sinIUsinIUsinIUQ
,sinIUQ ff 3
,nisIUQ ll 3
2 2
.S P Q 3 ,
l l
S U I
-
7/31/2019 Eoliene Upt
40/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Puterea aparent n complex
.SSSS 321
jQPIUIUIUS *33*
22
*
11
jQPIUIUIUS 3*
32
*
21
*
1
Factorul de putere la circuitele trifazate
.S
PsocK
-
7/31/2019 Eoliene Upt
41/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
La reelele trifazate nesimetrice i dezechilibrate'2 '2 '21 2 3'2 '2 '2
1 2 3( ) ,ma xU U U
P RI I I
R
2 '2 '2 '2 '2 '2 '21 2 31 2 3( ) ( ) .ma xP U U U I I I
.)III()III(''' 2
322
21
23
22
21
2 ' 2 ' 2 ' 2 2 2 2
1 2 31 2 3( ) ( ) .m a xP U U U I I I
-
7/31/2019 Eoliene Upt
42/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
2 2' ' '1 2 31 2 31 2 3
2' ' '1 2 31 2 31 2 3
3'2 ' '2 ' '
, 1
( )
( )
2 ( ) ,
m a x
k j kj j k j kj k
P cos cos cosU U UI I I
sin sin sinU U UI I I
cosU U UI I I
2 22 2 2 2 .m a x n es n esQ SP P P P 2 2 2
2
2 2 2 22
1
1ma x nes
nes
S
P P P
K P S SP P
,f ne sK K K
2max
1
1
ne s
nes
SK
PP
S
S
PK f
-
7/31/2019 Eoliene Upt
43/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Aplicaie:Seconsiderreeauatrifazatdezechilibratdin figur. Sse calculeze factorul de putere , tensiunile de linie fiind simetrice.
23
1 2 30; .U
I I IR
2 3
5, .
6 6
' ' '1 2 31 2 31 2 3cos cos cos 3 .
fP U IU U UI I I
' ' ' '2 3 11 2 3 ; ; 0 .fU U U U I I I I
,Q 0'3 .fS IU
'2 '223 2 6 .f fma xP IU UI 2 2 ' 2 ' 2 '2 26 3 3 .f f fne s m a xP P IS U U U I I
max
11; ,
2
f n e s
P SKK
S P
1
0,707.
2
f nesK K K
-
7/31/2019 Eoliene Upt
44/135
-
7/31/2019 Eoliene Upt
45/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Mrimile nominalenscrise pe plcua M.A. sunt: puterea nominalputerea mecanic la arbore, n kW tensiunea de linie la borne n Vi schema de conexiuni
a nfurrii (stea sau triunghi); curentul de linie, n A; turaia n rot/min, frecvena n Hz, factorul de putere; tensiunea n Vntre dou inele (numai la motorul cu
rotor bobinat cnd nfurarea statoric este conectat la
tensiunea nominal, iar rotorul este n repaus cunfurarea deschis) curentul rotoric, n A.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
46/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Principiul de funcionare. Cmp magnetic nvrtitor
)tcos(B2
3)]
3
2tsin()
3
2sin(
)3
2
tsin(tsin[sinBBBBB
mm
mm321
t
)tt(
2
n 11
sec]/rot[f2
1
t2
1
dt
d
2
1n1
)tpcos(B2
3
B mm
sec]/[2
1
2
1
2
1
1 rotp
f
pdt
dn
min]/[
601 rot
p
fn
-
7/31/2019 Eoliene Upt
47/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Numrul
perechilor
de poli
1 2 3 4 5 6
n1
[ rot/min ]3000 1500 1000 750 600 500
1
1
n
nns
nnn 1r fsn
nn
60
pn
60
)nn(p
60
pnf
1
111rr
-
7/31/2019 Eoliene Upt
48/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Schema echivalent
22
1'2 I
N
NI 22
2
21'
22'
2'
22
22 RN
NRIRIR
22
2
2
1'
2X
N
NX
-
7/31/2019 Eoliene Upt
49/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Diagrama energetic a motorului asincron
1111 cosIU3P
2
111 3 IRPCu
111 CuFeem PPPP 2
222 3 IRPCu
mpPP '
22
-
7/31/2019 Eoliene Upt
50/135
-
7/31/2019 Eoliene Upt
51/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Reglarea turaiei motoarelor asincrone
)s1(
p
f60)s1(nn 1
Reglarea turaiei prin modificarea frecvenei. AlimentareaM.A. prin convertoare statice.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
52/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Reglareaturaieiprin modificareaalunecrii
a. alimentarea latensiune variabil
b. modificarea rezisteneicircuitului rotoric
-
7/31/2019 Eoliene Upt
53/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
a) Modificarea impedanei rotorice se faceprin intercalarea ntre rotor i reeaua detensiune U1 i frecvena f a unui ansamblu
de mutatoare M (redresor + invertor).Transformatorul TA ridic tensiunea dincircuitul rotoric, la valoarea tensiunii dealimentare. Modificarea turaiei MA, impusde maina de lucru ML, se face prinintermediul tensiunii de la inelele rotorice.Prin modificarea unghiului de comand altiristoarelor se obin diferite caracteristicimecanice i se impune circulaia de puteredintre rotor i reea, sistemul putndfunciona ntr-o plaj larg de turaie.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
54/135
-
7/31/2019 Eoliene Upt
55/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
MAINA ELECTRIC SINCRON
Elemente constructive. Principiul de funcionare
)3
4sin()
3
4sin(2
)3
2sin()
3
2sin(2
sinsin2
tutfu
tutfu
tutfu
mT
mS
mR
60pnf n
pfn 601
-
7/31/2019 Eoliene Upt
56/135
-
7/31/2019 Eoliene Upt
57/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
sin3S
e
emX
UUP
sin3
S
e
X
UUM
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
58/135
58
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Pentru optimizarea puterii electrice debitate nreeaua electric, se regleaz viteza de rotaie aeolienei Ln funcie de viteza vntului. Punctul
de funcionare se determin pe bazacaracteristicii eolieneiP(), astfel nct putereaPMs fie maxim.
Punctul de funcionare poate fi definit i prin
puterile activ P, reactiv Q, tensiunea de faz Uf,factorul de putere cos .Pi Qdepind de viteza vntului.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
http://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereEolienne/Generalites/DifferentesTechnologies/DifferentesTechnologiesEolien2.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereEolienne/Generalites/DifferentesTechnologies/DifferentesTechnologiesEolien2.htm -
7/31/2019 Eoliene Upt
59/135
59
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
a)Eoliene cu vitez fix - funcionare autonom
Pentru eolienele autonome, utilizarea unui sistem de stocare prezint uninteres deosebit,mai ales n absena grupurilor electrogene, pentru situaiacnd vntul este slab. Bateriile de acumulatori reprezint o soluie.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
60/135
60
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Generatorul poate fi o main sincron (MSMP) cu magneipermaneni sau o main asincron (MAS) cu rotor nscurtcircuit, prevzut neaprat cu condensatoare
necesare asigurrii energiei reactive, de magnetizare.La mainile sincrone clasice i asincrone cu rotorul nscurtcircuit, viteza de rotaie depinde direct i strict defrecvena curenilor ce parcurg nfurrile statorice.
Maina asincron cu rotorul n scurtcircuit, avnd unnumr fix de perechi de poli, poate funciona ntr-undomeniu restrns de viteze: alunecarea este de ordinula ctorva procente.
Maina sincron funcioneaz strict cu vitez fix.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
61/135
61
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
b)Eolian cu vitez fix - conectat la reea1. Cu multiplicator i MAS cu rotor n scurtcircuit
-
7/31/2019 Eoliene Upt
62/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
63/135
63
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Regimul tranzitoriu la conectare determinapariia unor cureni importani, ce suntlimitai de ctre rezistene.
Rezistenele pot fi nlocuite cu variatoare detensiune alternativ (VTA), prinmodificarea unghiului de comand,reglndu-se tensiunea de alimentare,astfel nct curentul s nu ating valoripericuloase pe durata etapei de conectare.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
64/135
64
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
2. Cu main asincron avnd stator dublu
-
7/31/2019 Eoliene Upt
65/135
-
7/31/2019 Eoliene Upt
66/135
66
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Un bobinaj de putere mai mare, dar cu numrmai mic de poli, care este utilizat atunci cnd
viteza vntului este suficient de mare.Puterea debitat n reea este:
p
fs
2
emstr MP
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
67/135
67
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
c) Eolian cu vitez variabilPentru optimizarea puterii debitate n reea, n funcie
de viteza vntului, este de dorit ca s se poat regla
viteza de rotaie a eolienei.Ideea de baz este de a realiza un generator cu
frecven fix, dar cu vitez variabil.Generatorul cu vitez variabil ar permite funcionarea
pentru o gam mult mai larg a vitezei vntului, decirecuperarea unei cantiti mai mari din energiavntului, reducnd n acelai timp zgomotul pe durataintervalelor cu vnt slab.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
68/135
68
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
n cazul eolienelor cu vitez variabil, sistemul este reglatastfel nct, pentru fiecare vitez a vntului, eoliana sfuncioneze la puterea maxim.
Este ceea ce se numete Maximum Power PointTracking (MPPT).
Pentru o anumit vitez de rotaie a eolienei, putereamaxim se obine n concordan cu caracteristica
eolienei P().Sistemele eoliene cu vitez variabilce funcioneaz
conectate la reea, utilizeaz convertoare statice detensiune i frecven (CSTF) .
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
http://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereEolienne/Generalites/DifferentesTechnologies/DifferentesTechnologiesEolien2.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereEolienne/Generalites/DifferentesTechnologies/DifferentesTechnologiesEolien2.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereEolienne/Generalites/DifferentesTechnologies/DifferentesTechnologiesEolien2.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereEolienne/Generalites/DifferentesTechnologies/DifferentesTechnologiesEolien2.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereEolienne/Generalites/DifferentesTechnologies/DifferentesTechnologiesEolien2.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereEolienne/Generalites/DifferentesTechnologies/DifferentesTechnologiesEolien2.htm -
7/31/2019 Eoliene Upt
69/135
69
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
70/135
70
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Prin modificarea vitezei rotorului, frecvena iamplitudinea tensiunii debitate de generator seschimb.
Conectarea la reea, impune ca frecvena itensiunea GE s coincid cu a reeleii s fieconstante.
Acest deziderat se realizeaz cu ajutorulconvertoarelor statice de tensiune i frecven,interpuse ntre generator (sincron sau asincron) ireea.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
71/135
71
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Acestea transform tensiunea alternativ ntensiune continu, respectiv tensiunnea continu
n tensiune alternativ cu parametrii precizai,care este filtrat pentru conectarea eolienei cureeaua de distribuie, fr a produce perturbareaacesteia.
Generatoarele astfel echipate pot suporta rafaleale vntului, reducnd solicitrile mecanice.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
72/135
72
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Lanul de conversie a enegiei ntr-o eolian cuprinde:Generatorul sincron sau asincronConvertorul staticde tensiune i frecven, compus
din: -convertor c.a.-c.c. (redresor) (1)Se utilizeaz redresoare necomandate, cu diode, ncazul generatoarelor sincrone.
Acestea sunt convertoare unidirecionale.n cazul generatoarelor asincrone, se utilizeazredresoare cu comand n durat. Acestea potfurniza i energia reactiv necesar magnetizrii.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
73/135
73
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
- convertor c.c.-c.a. (invertor) (2)Prin comanda acestuia, se poate regla frecvena
i valoarea efectiv a tensiunii, astfel nct s sepoat realiza conectarea la reea.Se prefer utilizarea invertoarelor cu modulaie
n durat, deoarece calitatea energiei furnizate
este mai bun (coninut mai redus de armonici).
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
http://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/ElectroniquePuissance/Onduleurs/CdeMLI/CdeMLI.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/ElectroniquePuissance/Onduleurs/CdeMLI/CdeMLI.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/ElectroniquePuissance/Onduleurs/CdeMLI/CdeMLI.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/ElectroniquePuissance/Onduleurs/CdeMLI/CdeMLI.htm -
7/31/2019 Eoliene Upt
74/135
74
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
75/135
-
7/31/2019 Eoliene Upt
76/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
77/135
77
DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
b)Generator cu numr variabil de poli
Se poate modifica conectarea nfurrilor statorice
ale generatoarelor sincrone i asincrone, pentru aobine diferite numere de perechi de poli i deci,diferite viteze de rotaie, n funcie de condiiile devnt.
Aceast soluie se bazeaz pe expresia vitezei desincronism s:
-
7/31/2019 Eoliene Upt
78/135
-
7/31/2019 Eoliene Upt
79/135
79
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Aceast soluie exploateaz faptul c alunecareasdepinde de rezistena rotoric, care nschema echivalent intervine prin Rr/ s.
Prin adugarea de rezistene suplimentare ncircuitul rotoric, se poate regla alunecarea, ideci viteza rotorului, n funcie de condiiile devnt.
n consecin, pulsaia rotoric reste dat de :
Variaia maxim a alunecrii poate fi de 10 %, sau chiarmai mare.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
80/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
81/135
81
DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Dubla alimentarese refer la faptul c statorul este conectatdirect la reea, iar rotorul este conectat la convertorulstatic de tensiune i frecven.
Acest tip de structur se utilizeaz pentru eolienele de mareputere.
Viteza de rotaie se poate modifica ntr-o gam destul demare (de la simplu la dublu).
Convertorul static de tensiune i frecven este bidirecional,putnd asigura deci ambele sensuri de circulaie a energiein rotor. Prin comanda acestuia se realizeaz reglajul devitez i controlul puterilor activ i reactiv care sunttransferate de la main la reea.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
82/135
82
DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
e)Main asincron (MAS) cu rotorn scurtcircuitasociat cu un convertor static de tensiune i frecven(CSTF) indirect.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
http://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereEolienne/Generalites/DifferentesTechnologies/DifferentesTechnologiesEolien2.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereEolienne/Generalites/DifferentesTechnologies/DifferentesTechnologiesEolien2.htm -
7/31/2019 Eoliene Upt
83/135
83
DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
f)Main sincron (MS) cu multiplicator i convertorn stator
n cazul mainii sincrone, amplitudinea i frecvena
tensiunii la borne, depind de vitez. Din acest motiv,conectarea la reea trebuie s se realizeze prinintermediul unui convertor static de tensiune ifrecven (CSTF) indirect, compus dintr-un redresor, uncircuit intermediar de c.c. i un invertor.
Se poate renuna la multiplicatorul mecanic, dac seutilizeaz un generator sincron cu numr mare de poli(turaie mic de sincronism).
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
http://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereEolienne/Generalites/DifferentesTechnologies/DifferentesTechnologiesEolien2.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereEolienne/Generalites/DifferentesTechnologies/DifferentesTechnologiesEolien2.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereEolienne/Generalites/DifferentesTechnologies/DifferentesTechnologiesEolien2.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereEolienne/Generalites/DifferentesTechnologies/DifferentesTechnologiesEolien2.htm -
7/31/2019 Eoliene Upt
84/135
DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Pentru maina sincronturaia de sincronism se exprim prin relaia:
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
85/135
DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
g)Main sincron cu rotorul bobinatO main cu numr mare de poli (turaie de sincronism
redus) implic un stator cu gabarit mare.
n aceast variant, nu se mai utilizeaz multiplicatorulde vitez, dar maina este conectat la reea prinintermediul unui convertor staticde tensiune ifrecven, care transform tensiunea alternativ de
frecven variabil, generat de main n tensiunealternativ care are valoarea i frecvena reelei dedistribuie.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
86/135
DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
h)Main sincron cu magnei permaneni n rotorRotorul este realizat cu magnei permaneni cu flux axial,
rezultnd o main compact - Main Sincron cu
Magnei Permaneni (MSMP).n aceast variant, nu se mai utilizeaz multiplicatorul de
vitez, dar maina este conectat la reea prinintermediul unui convertor staticde tensiune i
frecven, care transform tensiunea alternativ defrecven variabil, generat de main n tensiunealternativ cu valoarea i frecvena reelei de distribuie.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
87/135
87
DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Conectarea la reea Reeaua de distribuie impune stabilitateatensiunii i
frecvenei. Din acest motiv, trebuie luate msuri
speciale n ceea ce privete etapele tranzitorii defuncionare ale eolienelor, cum ar fi pornirea, oprireasau absorbia rafalelor de vnt.
n ceea ce privete pornirea, aceasta se va realiza cu
ajutorul unor variatoare de tensiune alternativ (VTA)cu tiristoare. Prin modificarea unghiului de comand aleacestora, se regleaz valoarea efectiv a tensiunii dealimentare a mainilor, acestea pornind pe caracteristici
artificiale de tensiune.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
http://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/MachinesElectriques/Induction/CharacteristiquesFonctionnement/CharacteristiquesMacaniques/CharacteristiquesMecaniques.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/MachinesElectriques/Induction/CharacteristiquesFonctionnement/CharacteristiquesMacaniques/CharacteristiquesMecaniques.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/MachinesElectriques/Induction/CharacteristiquesFonctionnement/CharacteristiquesMacaniques/CharacteristiquesMecaniques.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/MachinesElectriques/Induction/CharacteristiquesFonctionnement/CharacteristiquesMacaniques/CharacteristiquesMecaniques.htm -
7/31/2019 Eoliene Upt
88/135
88
DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Normele de calitate a energiei, impun, de asemenea, caeolienele s genereze ct mai puine armonici. Acesteasunt cauzate de convertoarele statice de tensiune ifrecven utilizate pentru conectarea generatoarelor lareeaua de distribuie.
Se impune cutarea de soluii pentru ameliorarea acestoradeci implicit utilizarea filtrelor.
n acelai timp, trebuie asigurat i energia reactiv
necesar magnetizrii mainilor. Este economic caaceasta s fie n proporie ct mai mic preluat dinreeaua de distribuie.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
89/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
90/135
90
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Pentru a satisface exigenele reelei, trebuiesc instalatediferite echipamente care concur la conectarea eolienei:
Transformatorulridictor de tensiune:Generatoarele eolienelor au tensiunea nominal, n general,
de ordinul a 690 V. Transformatoarele asigur conectareaacestora la reeaua de distribuie, care de cele mai multeori este de 20 kV.
n prezent, nu exist nici o eolian care s fie conectatdirect la reea, fr utilizarea unui transformator ridictor.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
91/135
91
DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Bateriile de condensatoarePentru ameliorare factorului de putere al instalaiei, se
conecteaz baterii de condensatoare, ce sunt constituite
din trei baterii de condensatoare monofazate, conectaten triunghi.
Bateriile de condensatoareasigur i compensarea puteriireactive consumate (ca o medie, innd cont de
neregularitile vntului).Energia reactiveste necesar mainilor asincrone pentru
magnetizare.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
92/135
92
DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Astfel, bateriile de condensatoare (surse deenergie reactiv) asigur local energia
necesar magnetizrii, ameliornd astfelfactorul de putere global al eolienei.n cazul funcionrii autonome a eolienelor,
bateriile de condensatoare sunt indispensabile
pentru asigurarea energiei reactive necesaremagnetizrii mainii.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
93/135
93
DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
unde V0 - viteza [m/s] la nivelul solului (h = 0) - coeficient caracteristic locaiei cu valori ntre 0,1 ...0,4.
Noiuni despre aeromotor(turbin)Variaia vitezei vntului V,n funcie denlimea h seexprim cu relaia
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
94/135
94
DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Puterea asociat energiei cinetice a vntului este:
n care este densitatea aerului.
Aceast putere nu poate fi recuperatn totalitate,deoarece o parte este necesar pentru evacuarea aerului
care a efectuat lucru mecanic asupra palelor turbinei.
Se introduce coeficientul de putere (de performan) alturbine Cp, rezultnd puterea mecanic la arborele
turbinei:
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
95/135
95
DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
n carev- viteza vntului [m/s]; 1,25 kg/m, densitatea aerului,ncondiii normale de temperatur i
presiune, la nivelul mrii;S: suprafaa [m] acoperit de paleleturbinei.
Coeficientul Cpcaracterizeaz randamentul turbinei
eoliene. El poate fi exprimat i ca:
-
7/31/2019 Eoliene Upt
96/135
-
7/31/2019 Eoliene Upt
97/135
97
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Limita lui Betz Coeficientul de putere a fost introdus n cadrul
teoriei lui Betz. Limita lui Betz indic energia
maxim ce poate fi recuperat, chiar i de celemai performante eoliene - bipale sau tripale, cu axorizontal. Aceasta nu poate fi dect 59% dinenergia vntului, ceea ce nseamn c Cp max(teoretic) este 0,59. Pentru o eolian real, Cp
este cel mult 0,3 0,4. Teoria lui Betz modeleaz trecerea aerului prin
palele turbine, printr-un tub de flux de aer cuvitezele:
-
7/31/2019 Eoliene Upt
98/135
98
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
V1 - viteza vntuluinainte de turbin;V- viteza vntuluin dreptul palelor eolienei; este de ordinul a civa m/s
(~ 10 m/s);V2 - viteza vntului dup preluarea energiei cinetice de ctre paleleeolienei.
Se consider c vitezele sunt paralele cu axul turbinei eoliene, existnd
relaiile V1 > V > V2.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
99/135
99
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Observaie:Se poate determina valoarea Cp max, printr-o analiz a
puterilor, tiind c:
- pe de o parte, puterea recuperabil de ctre o eolianeste o consecin a variaei energie cinetice a vntului:
- pe de alt parte, efortul care se exercit asupra eolienei,determin puterea Pefort. Cunoscnd fora exercitat de vnt
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
100/135
100
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
exprimnd puterean funcie de lucrul mecanicefectuat de fora vntului, rezult:
Pefortcorespunde puterii absorbite de rotorul
turbinei, respectiv puterea mecanic furnizat deaeromotor.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
101/135
101
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Raportul de vitez Se definete - raportul de avans, sau parametrul de
rapiditate sau viteza specific, sau raport de vitez la
captul palei (tip-speed ratio) - ca fiind raportul dintreviteza tangenial a captului palelor i viteza vntului:
n careR- raza palelor [m]; - viteza unghiular a rotorului turbinei
eoliene [rad/sec];V - viteza vntului [m/s].
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
102/135
102
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Dac < 3, eoliana se consider ca fiind lent, dac > 3,eoliana se consider ca fiind rapid.
Curba specific fiecrei eoliene, permite clasificareadiferitelor tipuri de eoliene.
n afara eforturilor aerodinamice datorate vntului, trebuie sse mai in seama de eforturile ineriale i elastice datorate
micrii palelor: btaie, flexiune, torsiune.
Mai exist, de asemenea, efecte ale vitezei vntului, alescurgerii acestuia, ale gradientului de vnt.
Toate aceste eforturi sunt exercitate asupra palelor i
transmise apoi butucului i pilonului.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
103/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Aplicaii1.Care este lungimea palei, sau raza de baleiere a turbinei eoliene cu
vitez fix ?, pentru obinerea unei puteri mecanice de 750 kW, la ovitez a vntului de 13,8 m/s. Se consider un coeficient de putereCp egal cu 0,2.
Rspuns:
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
104/135
104
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
2. Calcululvitezei de rotaie i puterii electrice a uneieoliene.
Se consider o eolian ce antreneaz GA cu rotorul n
scurtcircuit, care debiteaz n reeaua de distribuie,pentru care se cunosc: raza palelor R = 45 m,raportul de transmisie al multiplicatorului k = 70,numrul de perechi de poli ai GA p = 2, frecvena
reelei f = 50 Hz, densitatea aerului este.a)Pentru s=-1% s se calculeze viteza rotorului GA (),
viteza arborelui primar al eolienei (L)
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
105/135
105
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
b) Dac viteza vntului este contant i egalcu 10 m/s, valoarea maxim a coeficientuluide putere Cpreal este 0,4. Calculai pentru
aceeai alunecare de la ntrebarea a), vitezaspecific i puterea electric maxim Pefurnizat n reea de ctre eolian.
Se va considera randamentul multiplicatoruluide 97 %, iar a generatorului de 96 %.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
106/135
106
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
a)
srads /1596,15815701,011 0
utrotN min/15182
60159
2
60
utrot
k
NNL min/7,21
70
1518
utrotk
L min/27,270
159
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
107/135
107
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
b)Raportul de vitez
Puterea mecanic la ieirea turbinei este:
Puterea electric la ieirea generatorului este:
2,1010
27,245
V
R L
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
108/135
108
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
3. Studiul generatorului asincron al unei eolieneS se studieze generatorul asincron al unei eoliene
instalate ntr-o ferm eolian cu puterea total de
7,5 MW. Eolienele funcioneaz cu vitez fix,generatorul fiind conectat la reea.Se vor determina puterea, viteza de rotaie a arborelui
generatorului, schema echivalent a generatorului.
Eolienele conin i multiplicatoare.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
109/135
109
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Schema de principiu a eolienei este cea din figura de mai jos:
Se consider cunoscute urmtoarele date: viteza nominal a
vntuluiV = 15 m/s - presupus constant, densitatea aerului
coeficientul de putere sau aerodinamic al turbinei eoliene Cp = 0,27,raza palelor turbinei eoliene R = 21,7 m.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
110/135
110
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
ntrebarea 1Calculai puterea electric la ieirea generatorului i
viteza de rotaie a arborelui generatorului, tiind c
multiplicatorul are raportul de transmisie 46,48 irandamentul de 96%, iar turbina eolian se rotete cu32,5 rot/min. Se neglijeaz pierderile generatorului.
Rspuns:Puterea vntului, ca mrime de intrare n turbina eolian, este:
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
111/135
111
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Puterea mecanic recuperabil la intrarea generatorului este:
Aceast putere este negativ, din punctul de vedere al conveniei
de motor pentru MAS, deoarece maina funcioneaz cagenerator. Ceea ce ne intereseaz este puterea electricobinut la ieirea generatorului. Prin enun, neglijndu-sepierderile din generator:
i
Viteza de rotaie a generatorului este:
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
112/135
112
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
ntrebarea 2S se determine parametrii schemei echivalente a motorului asincron.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
113/135
113
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Plcua indicatoare a mainii (proiectat ca generator) indic: 4 poli,tensiune nominal (de linie) 660 V, curent nominal 760 A, conexiune Y(stea), frecvena nominal 50 Hz, putere 790 kW (cu luare n considerare apierderilor electrice), factorul de putere 0,91, viteza nominal 1509 rot/min,pierderile mecanice 5,6kW.
Tensiune 660,3 V
Curent 209,4 A
Putere absorbit 11,17 kW
Se realizeaz dou probe:
- Dac GA funcionarean gol se obine:
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
114/135
114
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Tensiune 120,1 V
Curent 980 A
Putere absorbit 25,6 kW
- La proba de scurtcircuit (cu rotorul calat) se obin rezultatele:
- Proban curent continuuRezistena statoric ntre dou borne (dou faze) este 5,63 m .
Determinai pierderile Joule statorice pjs, rotorice pjr, pierderile n miezulferomagnetic statoric pfs, R i X.
Rspuns:la mersul n gol
-
7/31/2019 Eoliene Upt
115/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
116/135
116
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Puterea reactiv se determin din puterea aparent
-
7/31/2019 Eoliene Upt
117/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
118/135
118
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Pentru determinarea reactanei X este nevoie s se calculezeputerea reactiv la mersul n scurtcircuit.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
119/135
119
DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
ntrebarea 3Determinai cuplul electromagnetic la arborele mainii asincrone.
Expresia cuplului:
Rspuns: bilanul puterilor este
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARA
-
7/31/2019 Eoliene Upt
120/135
120
DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
Cuplul electromagnetic devine
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
121/135
121
ntrebarea 4Maina asincron consum putere reactiv. Pentru
compensare acestui consum de putere reactiv, se
conecteaz o baterie de condensatoare ce furnizeaz125 kVAR la tensiunea de nominal de 660 V.Calculai capacitatea condensatorului echivalent .
Rspuns 4
Puterea reactiv furnizat de un condensator este :
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
122/135
122
De unde:
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
123/135
123
4. Identificarea limitei lui BetzEnergia electric pe care o va debita
eoliana, depinde de puterea mecanicpe care o va recupera de la vnt.Aceast aplicaie va arta care este
cantitatea de energie mecanic pe care
o va recupera turbina din energiavntului.
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
124/135
124
Trecerea vntului prin rotorul turbinei este modelat printr-un tub de flux deaer cu vitezele V1, Vi V2, nainte, n dreptul palelor, respectiv dup pale.Aerul este caracterizat de densitatea , suprafaa acoperit de pale fiind S[m].
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
125/135
125
Intrebarea 1Care este puterea Precuperat de rotorul turbinei?
Rspuns 1
ntrebarea 2Care este variaia energiei cineticeEc a masei de aer, ntr-o secund?
Rspuns 2
-
7/31/2019 Eoliene Upt
126/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
127/135
127
ntrebarea 4Determinai viteza V2, pentru care puterea recuperat este maxim.
Rspuns 4
n expresia puterii recuperate de turbin
senlocuiete rezultatul obinut la ntrebarea 3
i se obine
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
128/135
Puterea recuperat de turbina eolian este maxim pentru
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
129/135
129
ntrebarea 5Pentru cazul anterior, calculai puterea maxim pe care
o poate recupera turbina eolian.
Rspuns 5Din rspunsurile de la ntrebrile 3) i 4) avem:
-
7/31/2019 Eoliene Upt
130/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
131/135
131
5. Parametrii unei eoliene de 300 kW cu vitez fixEnunSe dau urmtorii parametri ai unei eoliene de 300 kW:
diametrul palelor 28 m; suprafaa acoperit de rotor
615 m; viteza nominal a vntului 14 m/s; turaianominal de rotaie a rotorului turbinei 43 rot/min;raportul de transmisie al multiplicatorului 35; turaianominal a MAS 1515 rot/min. Se mai cunoatedensitatea aerului 1,225 Kd/mc.
ntrebarea 1Ce procent din energia vntului se va recupera npunctul nominal de funcionare?
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
132/135
132
Rspuns 1Se calculeaz coeficientul de putere al unei eoliene:
deci se recupereaz doar 29% din energia vntului.
ntrebarea 2Ce fel de eolian este: lent sau rapid?Rspuns 2Se calculeaz viteza specific sau raportul de vitez
eolian rapid.
-
7/31/2019 Eoliene Upt
133/135
-
7/31/2019 Eoliene Upt
134/135
POLITEHNICA UNIVERSITY OF TIMIOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING
-
7/31/2019 Eoliene Upt
135/135
Rezult:
Viteza specificse exprim prin
deci care simplificat devine:
Expresia cuplului mecanic este deci
Avnd n vedere expresia suprafeei se obine: