Eolienele transformă energia mecanică a vântului în energie electrică. Vă propunem să studiaţi generatorul asincron al unei eoliene instalate într-o fermă eoliană cu puterea totală de 7,5 MW. Eolienele funcţionează cu viteză fixă, generatorul fiind conectat la reţea. Se vor determina puterea, viteza de rotaţie a arborelui generatorului, schema echivalentă a generatorului. Eolienele conţin şi multiplicatoare.
Schema de principiu este cea din figura de mai jos:
Se consideră cunoscute următoarele date:
V = 15 m/s, viteza nominală a vântului, presupusă constantă
N = 32,8 rot/min, viteza nominală a turbinei eoliene
, densitatea aerului
Cp = 0,27, coeficientul de putere sau aerodinamic al turbinei eoliene
R = 21,7 m, raza palelor turbinei eoliene
Întrebarea 1
Calculaţi puterea electrică la ieşirea generatorului şi viteza de rotaţie a arborelui generatorului, ştiind că multiplicatorul are raportul de transmisie de 46,48 şi randamentul de 96%, iar turbina eoliană se roteşte cu 32,5 rot/min. Se neglijează pierderile generatorului.
Întrebarea 2
În continuare, se doreşte să se determine parametrii schemei echivalente a motorului asincron. Se va presupune că este îndeplinită ipoteza lui Kapp.
Schema echivalentă pe fază a maşinii asincrone
Plăcuţa indicatoare a maşinii (proiectată ca generator) indică: 4 poli, tensiune nominală (de linie): 660 V, curent nominal: 760 A, conexiune: Y (stea), frecvenţa nominală: 50 Hz, putere: 790 kW (cu luare în considerare a pierderilor electrice), : 0,91, viteza nominală: 1509 rot/min.
Se realizează două probe:
- Funcţionarea în gol:
Tensiune |
660,3 V |
Curent |
209,4 A |
Putere absorbită |
11,17 kW |
- Proba cu rotorul calat
Tensiune |
120,1 V |
Curent |
980 A |
Putere absorbită |
25,6 kW |
- Proba în curent continuu
Rezistenţa statorică între două borne este 5,63 m Ω.
Se dau :
Puterea mecanică a vântului:
- Valorificarea probei de funcţionare în gol
Determinaţi pierderile Joule statorice şi rotorice , precum şi pierderile statorice în fier . Deduceţi rezistenţa şi reactanţa a schemei echivalente.
- Valorificarea probei cu rotorul calat
Calculaţi rezistenţa rotorică şi reactanţa de pierderi X raportată la stator.
Întrebarea 3
Determinaţi cuplul electromagnetic la arborele maşinii asincrone.
Întrebarea 4
Maşina asincronă consumă putere reactivă. Pentru compensare acestui consum de putere reactivă, se conectează o baterie de condensatoare ce furnizează 125 kVAR la tensiunea de nominală de 660 V. Calculaţi capacitatea condensatorului echivalent .