Geradores de turbinas eólicas O aerogerador converte a energia mecânica em energia elétrica. Os aerogeradores são não usuais, se comparados com outros equipamentos geradores conectados a rede elétrica. Uma das razões é que o gerador deve trabalhar com uma fonte de potência (o rotor da turbina eólica) mecânica muito variável. Tensão gerada Nos grandes aerogeradores a tensão gerada é em torno de 690V em C.A. Posteriormente, a tensão é elevada através de um transformador anexado a gôndola ou fora dela ao nível da tensão no ponto de conexão da rede. 1
Sistema de refrigeração Os geradores necessitam de refrigeração durante seu funcionamento. Pode ser a ar ou a água. Os refrigerados por água são de forma mais compacta, embora necessitem de um radiador para refrigeração. Partida e parada do gerador O gerador é conectado e desconectado da rede elétrica pelo uso de um disjuntor. Esse processo produz danos ao gerador, ao multiplicador de velocidade e a qualidade da energia elétrica na vizinhança da rede. Opções de projetos em geradores e conexão a rede As turbinas elétricas podem ser projetadas tanto com geradores síncronos como com geradores assíncronos, e com várias formas de conexões direta ou indireta com a rede elétrica. O gerador síncrono pode ser do tipo bobinado ou de ímã permanente. O gerador assíncrono pode ser em gaiola ou de rotor bobinado. 2
Gerador assíncrono em gaiola Gerador assíncrono bobinado Gerador com número de pólos variáveis, duas velocidades. Alguns fabricantes equipam suas turbinas com dois geradores, um pequeno para períodos de ventos fracos, e outro grande para períodos de ventos fortes. Um projeto mais comum nas máquinas mais novas é um gerador de números de pólos variáveis. São geradores que dependendo de como os enrolamentos do estator estejam conectados, podem funcionar com diferente número de pólos e, assim, com velocidade de rotação diferente. 3
Conexão indireta de aerogeradores a rede elétrica Geração de corrente alternada(ca) a freqüência variável Esta rede está controlada eletronicamente (utilizando um inversor) para poder-se variar a freqüência da corrente alternada no estator do gerador. Dessa forma a turbina pode funcionar a velocidade variável. O gerador pode ser síncrono ou assíncrono, ter multiplicador de velocidade ou não. Vantagem da conexão indireta a rede:velocidade variável A vantagem da conexão indireta a rede é que permite fazer funcionar a turbina a velocidade variável. Permite funcionar uma máquina a velocidade ótima de rotação, dependendo da velocidade do vento. Desvantagem da conexão indireta A desvantagem é o custo. Como acabamos de ver, o aerogerador necessita de dois conversores, retificador e inversor. Os inversores podem introduzir harmônicos na tensão da rede e, dessa forma, reduzir a qualidade da energia. 4
Multiplicador de velocidade para um aerogerador O multiplicador de velocidade não muda a velocidade em funcionamento. Tem uma única relação de velocidade entre o rotor e o gerador. O controlador eletrônico da turbina eólica O controlador controla um grande número de chaves, bombas hidráulicas, válvulas e motores dentro da turbina. Possui também sistema de comunicação com o exterior, o proprietário ou o operador da turbina ou parque eólico, e comunicação interna entre a parte inferior da torre e a gôndola. 5
Monitoramento É possível monitorar em torno de 100 e 500 parâmetros em uma turbina eólica moderna. Estratégia de controle Muitos dos segredos dos fabricantes de aerogeradores se encontram na forma em que o controlador interage com os componentes da turbina eólica. As estratégias de controle são responsáveis de uma parte importante do crescimento da produtividade dos aerogeradores nos últimos anos. Controle da qualidade da energia em aerogeradores Conexão a rede elétrica: conexão dos aerogeradores em sincronismo com a rede. Controle de potência reativa: controlar a potência reativa a ser injetada na rede. Compatibilidade eletromagnética: eletrônica do sistema de controle deve ser insensível aos campos eletromagnéticos emitidos pelo transporte da energia através dos cabos. A eletrônica não deve emitir radiações eletromagnéticas que possam inibir o funcionamento de outros equipamentos eletrônicos. 6
Turbina eólica da GE modelo 1.5sl/1.5s 7
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