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Geradores de turbinas eólicas
Tensão gerada
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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.
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.
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M
Sistema de refrigeração
O
PT
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O
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.
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EC
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Partida e parada do gerador
VA
VE
IS
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.
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EN
O
Opções de projetos em geradores e conexão a rede
W
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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.
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Gerador assíncrono em gaiola
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Gerador assíncrono bobinado
Gerador com número de pólos variáveis, duas
velocidades.
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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.
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Conexão indireta de aerogeradores a rede elétrica
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Geração de corrente alternada(CA) a freqüência variável
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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.
VA
Vantagem da conexão indireta a rede:velocidade variável
Desvantagem da conexão indireta
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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.
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.
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Multiplicador de velocidade para um aerogerador
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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
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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.
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Monitoramento
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Estratégia de controle
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É possível monitorar em torno de 100 e 500 parâmetros em
uma turbina eólica moderna.
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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.
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Controle da qualidade da energia em
aerogeradores
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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.
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Turbina eólica da GE modelo 1.5sl/1.5s
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