PEA3399 – Conversão de - USP€¦ · PEA3399 – Conversão de Energia •Horário das aulas: Terça (16‐17:40) e Quinta (14:00‐15:40) •Prof.: Maurício B. C. Salles (Sala:

PEA3399 – Conversão de Energia

• Horário das aulas: Terça (16‐17:40) e Quinta (14:00‐15:40)

• Prof.: Maurício B. C. Salles (Sala: A2‐17)

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• Fone: (11) 3091‐5533

• Monitor: Luís Felipe Normandia Lourenço (Sala: A2‐17)

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Resumo - Aula 9

CH – Princípio de funcionamento (genérico)

Fonte: http://ciencia.hsw.uol.com.br/usinas-hidreletricas1.htm

CH – Princípio de funcionamento (Itaipu)

Fonte: http://jie.itaipu.gov.br/node/31501

Itaipu

CH – Principais Tipos de turbinas

ghqP P = Potência (Watts)

η = eficiência da turbina

ρ = densidade da água (kg/m³)

g = aceleração da gravidade (9.81 m/s²)

h = altura líquida – queda (m). For still water, this is the differencein height between the inlet and outlet surfaces. Moving water has anadditional component added to account for the kinetic energy of theflow. The total head equals the pressure head plus velocity head.

q = fluxo (m³/s)

Potência em turbinas de eixo vertical

Geradores síncronos (GS)

Uso de máquinas de síncrona

Nonsalient polo rotor

Salient polo rotor

Uso de máquinas de síncrona

Uso de máquinas de síncrona (turbogerador)

Uso de máquinas de síncrona (turbogerador a vapor)

http://scabv.com/projects/powerprojects.html

Uso de máquinas de síncrona (gerador diesel)

Uso de máquinas de síncrona (aerogerador)

Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Enercon_E-126

“The Enercon E-126 is a wind turbine model manufactured by the German company Enercon. With a hub height of 135 m (443 ft), rotor diameter of 126 m (413 ft) and a total height of 198 m (650 ft), this large model can generate up to 7,58 MW of power per turbine, making it the wind turbine with the second highest nameplate capacity after the Vestas V164.”


Fonte: http://www.solaripedia.com/13/201/2018/enercon_e126_nose_interior.html


Fontes:

1) http://www.sunwindenergy.com/wind-energy/enercon-presents-new-4-mw-turbine

2) http://www.wwindea.org/technology/ch01/en/1_2_3_2.html

Direct drive: sem multiplicador de velocidade


Fonte: Chapter 8 – “Wind Turbine Gearbox Technologies” By Adam M. Ragheb and Magdi Ragheb

Fundamental and Advanced Topics in Wind Power", book edited by Rupp Carriveau, 2011.

http://www.intechopen.com/books/fundamental-and-advanced-topics-in-wind-power/wind-turbine-gearbox-technologies

Rotor do gerador

Fonte: http://www.wwindea.org/technology/ch01/en/1_2_3_2.html


Estator do gerador

Gerador síncrono (hidrogerador)

Estator de um hidrogerador


Rotor de um hidrogerador

Geradores síncronos (GS):

Princípio de funcionamento

Máquinas de síncrona

Princípio de funcionamento

Fonte: http://xn--drmstrre-64ad.dk/wp-content/wind/miller/windpower%20web/en/tour/wtrb/syncgen.htm


Enrolamento do Estator de um hidrogeradorFonte: http://www.infordiss.com/Pages/Marthinusen-Coutts-DRC-hydroelectric-power-station.aspx


Polo de uma máquina síncronaFonte: http://www.power-technology.com/contractors/powerplantequip/tes-vsetin/tes-vsetin5.html


Enrolamento do Polo de uma máquina síncronaFonte: http://www.mitanigoukin.co.jp/en/coil/quality.html

Características básicas de máquinas síncronas - estator

O enrolamento do estator (armadura) é trifásico e distribuído (igual ao da máquina de indução) e é ligado diretamente a uma fonte CA ou à carga;

Os enrolamentos da armadura são posicionados com diferença angular de 120o, de forma que as tensões induzidas nos três enrolamentos serão defasadas de 120o;

O enrolamento do estator pode ser conectado em Y ou em D.

Características básicas de máquinas síncronas - rotor

O enrolamento de campo é posicionado no rotor e é alimentado por uma fonte CC através de escovas deslizantes sobre anéis coletores, que giram com o rotor;

A corrente CC (If) de campo produz campo magnético no entreferro. Quando o rotor gira, acionado por uma turbina, o enrolamento de armadura é concatenado por um campo girante, o qual induz uma tensão variável trifásica nos seus terminais.

Gerador Síncrono

Gerador Síncrono:

• Tensão induzida

• Forma de onda senoidal

• Número de polos

• Controle da tensão induzida

• Fases de um gerador síncrono

• Fasores das tensões

• Circuito elétrico equivalente

O campo girante no entreferro e o rotor giram na mesma velocidade (síncrona);

Usado em situações que demandem velocidade constante com carga variável (95% dos geradores elétricos);

Usado com diferentes fontes primárias.

Gerador Síncrono

Características básicas de máquinas síncronas


http://www.ece.umn.edu/users/riaz/animations

Tensão induzida no estator:


Tensão induzida no estator:

http://www.ece.umn.edu/users/riaz/animations

Características básicas de máquinas síncronas

Máquinas com muitos pólos e baixa velocidade, em geral tem o rotor de pólos salientes;

- diâmetro grande

- comprimento pequeno

- eixo vertical

Máquinas com poucos pólos e alta velocidade, em geral tem o rotor cilíndrico;

- diâmetro pequeno

- comprimento grande

- eixo horizontal

Máquina síncrona trifásica – característica de magnetização

O campo girante no entreferro, produzido pelo rotor, induz tensão trifásica senoidal nos enrolamentos do estator;A velocidade do rotor e a frequência das tensões

induzidas são relacionadas por:

120 fnp

[rpm]

- p = número de polos- f = frequência elétrica


max4,44. . . .rms wE f N k

A tensão eficaz induzida por fase Ef é dada por:

max

onde, é o fluxo por pólo

devido a corrente de campo I

é o fator de enrolamento, devido à disposição do enrolamento

é o número de espiras por fase

f

wk

N


Campo magnético rotacional do rotor no enrolamento estacionário do estator

Operação do gerador síncrono em uma rede interligada

Geradores síncronos operando em paralelo.

Operação do gerador síncrono em uma rede interligada

Geradores síncronos operando em paralelo (sincronização com a rede).

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