ESTUDO DE AEROGERADORES DE INDUÇÃO DUPLAMENTE ALIMENTADO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE[pic 1][pic 2]

CENTRO DE ENGENHARIA ELÉTRICA E INFORMÁTICA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

LABORATÓRIO DE MÁQUINAS ELÉTRICAS

PROFESSOR: LUIS REYES ROSALES MONTERO

ESTUDO DE AEROGERADORES DE INDUÇÃO DUPLAMENTE ALIMENTADO

Aluno: Samuel Cesarino da Nóbrega

Matrícula: 116210612

Turma: 03

Campina Grande, Maio de 2021

Sumário

1. Introdução....................................................................................................................3

2. Fundamentação Teórica..............................................................................................4

2.1 Modos de Operação de uma Turbina Elétrica......................................................4

2.1.1 Turbinas Eólicas de Velocidade Constante.............................................................4

2.1.2 Turbinas Eólicas de Velocidade Variável...............................................................5

2.2 Máquinas de Indução...........................................................................................6

2.3 GIDA Aplicado a Sistemas de Geração Eólica....................................................7

3. Revisão Bibliográfica ................................................................................................10

4. Considerações Finais.................................................................................................12

5.1 Nova Metodologia Proposta...............................................................................12

5. Referências Bibliográficas........................................................................................13

1. Introdução

Nos últimos tempos, em meio ao crescimento populacional e ao desenvolvimento tecnológico, a vida cotidiana está cada vez mais dependente da eletricidade, principalmente nas residências, indústrias e hospitais. Isso mostra que a demanda por energia elétrica está em constante crescimento. Dessa forma, torna-se necessário buscar meios para expandir a geração de energia elétrica no mundo.

Fontes não-renováveis de energia são atualmente as mais utilizadas na geração de eletricidade (GOLDEMBERG & VILLANUEVA, 2003), como o petróleo, gás natural, carvão mineral e energia nuclear. No entanto, estas fontes são caracterizadas pela emissão de gases do efeito estufa e, consequentemente, contribuem para o aquecimento global. Além disso, sabe-se que estes recursos são limitados, estão próximos de se esgotarem e, consequentemente, não suprirão a demanda por energia elétrica (BENTLEY, 2002). Portanto, para alcançar a sustentabilidade energética, torna-se necessário utilizar fontes de energias renováveis, a fim de reduzir a emissão de gases poluentes e ampliar a disponibilidade de energia elétrica no mundo.

Nesse contexto, uma das principais fontes de energia renovável utilizadas no mundo é a energia eólica, que é considerada uma tecnologia eficaz no que diz respeito à disponibilidade da energia primária e, além disso, não emite gases poluentes e garante um suprimento de energia de forma sustentável. No Brasil, vale destacar o potencial de energia eólica na região Nordeste, que se destaca pelas condições climáticas de vento que favorecem a implementação desse tipo de energia e apresenta uma boa fonte alternativa para as usinas hidrelétricas em meio à crise hídrica.

Nos sistemas de geração de energia eólica, as três tecnologias mais comumente empregadas são Gerador Síncrono de Rotor Bobinado (GSRB), Gerador de Indução Gaiola de Esquilo (GIGE) e Gerador de Indução Duplamente Alimentada (GIDA) (FERREIRA, 2009). Por apresentar mais vantagens, o GIDA se destaca por uma qualidade melhor de proteção quando se trata do controle de seu funcionamento com as variações do vento, uma vez que a velocidade do vento varia o tempo todo e, consequentemente, turbina eólica não é capaz de transformar energia do vento em energia mecânica a rotação constante.

Nesse contexto, visando uma contribuição para a melhoria do desempenho desse tipo de máquina, este trabalho tem como objetivo desenvolver um levantamento bibliográfico acerca dos estudos desenvolvidos sobre geradores eólicos assíncronos de dupla alimentação e propor melhorias para o estado da arte levantado.

1. Fundamentação Teórica

1. Modos de Operação de uma Turbina Eólica

As turbinas eólicas são divididas em 4 regiões de operação, conforme mostrado na Figura 2.

Figura 2 – Regiões de operação de uma turbina eólica.

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Fonte: Adaptado de TAVEIROS, BARROS, COSTA (2015).

A primeira região, conhecida como região de partida, determina a mínima velocidade de vento necessária para partir a turbina. Normalmente, as turbinas eólicas são projetadas para uma velocidade inicial de partida de 3 a 5 m/s. A região II é a região em que a turbina opera normalmente, podendo atuar tanto em velocidade variável quanto em velocidade constante. A região III é a que ocorre a limitação de potência. Nesse ponto, para uma certa velocidade do vento, a turbina eólica atinge sua potência nominal e a partir desse momento há a necessidade de técnicas de controle para que a potência da turbina eólica seja mantida constante em seu valor nominal. A região IV é a região em que se torna necessário o desligamento da turbina de modo a evitar danificações de seus componentes, uma vez que a velocidade do vento se encontra acima da máxima de operação (TAVEIROS; BARROS; COSTA, 2015).

1. Turbinas Eólicas de Velocidade Constante

A maioria das turbinas eólicas que operam em velocidade constante utilizam como máquina primária geradores de indução em gaiola de esquilo (SCIG) conectados diretamente à rede elétrica. O controle de potência é feito por regulador de passo que através da variação do ângulo de passo das pás eólicas mantém a potência do sistema em seu valor nominal. Entretanto, estes geradores necessitam de reativos para funcionar e geralmente utilizam capacitores conectados em paralelo com o gerador para garantir o fornecimento de energia reativa ao SCIG. (REKIOUA, 2014; SLOOTWEG, 2003). As principais desvantagens da utilização de turbinas eólicas operando em velocidade constante é o fato de a extração de potência oriunda do vento não ser otimizada e a necessidade de acoplamento de banco de capacitores adicionais para reduzir a energia reativa requerida da rede (REKIOUA, 2014; SLOOTWEG, 2003).