Sistem de conversie a energiei eoliene în energie electrică, sincron cu rețeaua de curent alternativ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Sistem de conversie a energiei eoliene în energie electrică, sincron cu rețeaua de curent alternativ"

Θεοφάνια Παπαστεφάνου
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Laboratorul nr. 2 Sistem de conersie a energiei eoliene în energie electrică, sincron cu rețeaua de curent alternati În Figura este prezentată cea mai simplă arhitectură de sistem de conersie a energiei eoliene în energie electrică. Ea conţine: pale de ânt, Generator Sincron cu Magneţi Permanenţi (GSMP), redresor necomandat, condensator pentru filtrarea tensiunii, rezistenţă de sarcină şi bloc de control a tensiunii de pe rezistenţa de sarcină. Tensiune Alternatia Trifazata Redresor VDC V A NT GSMP Condensator Rezistenta de sarcina GSMP = Generator Sincron cu Magneti Permanenti control pentru rezistenta de sarcina Fig. Configuraţia, formată din GSMP, Redresor şi sarcină de c.c. Turbina eoliană este formată din Generatorul Sincron cu Magneţi Permanenţi (GSMP) ce lucrează la iteză ariabilă. Sarcina de curent continuu este un rezistor conectat printrun bloc de control, la redresor. Energia generată de turbina eoliană este alternatiă, cu amplitudine şi frecenţă ariabilă. Redresorul este necomandat, astfel încât rata de conersie din energie alternatiă în energie continuă este fixă. Blocul de control a fost introdus pentru a deconecta rezistenţa de sarcină în cazurile în care tensiunea de pe rezistenţa de sarcină este prea mare sau prea mică decât nişte alori limită impuse. În Figura 2 este prezentat un sistem complet de conersie a energiei eoliene, ce permite la ieşirea acestuia conectarea consumatorilor de energie alternatiă. Tensiune Alternatia Trifazata Redresor V V A DC NT GSMP Conertor c.c. c.c. Condensator Baterie de acumulatori Inertor Rezistenta de sarcina GSMP = Generator Sincron cu Magneti Permanenti control supratensiuni Rezistenta de balast controlul incarcarii acumulatorilor Fig. 2 Configuraţia 2, formată din GSMP, Redresor, acumulatori, conertor c.c.c.c., inertor c.c.c.a. şi sarcină de c.a. În Figura 3 se dă schema bloc a sistemului (folosit în Laborator) de conersie a energiei eoliene în energie electrică cu inertor sincron cu rețeaua de curent alternati. Inertorul sincron este folosit pentru a injecta energie în rețeaua națională de energie electrică.

2 Tablou General de sigurante Laborator Electronica Industriala R S T 3 sigurante automate MD b3 b4 MC6 PORNIT STOP MW W Inertor Trifazat OMRON V V MW2 MC2 R W S GSMP cupla Motor masurare putere instantanee R S T T MS3 sigurante automate MV7 V MA5 A retea de acumulatori de 2V 288V 276V 252V 228V 204V 56V 96V sigurante automate MD2 Fig. 3 Sistem de conersie a energiei eoliene în energie electrică BAT. MD3 MA9 A 4A MC3 contor monofazat cu disc MV5 V 220V KWh FAZA bec 75W FAZA NUL priza monofazata NUL Inertor Windy Boy sincron cu reteaua de curent alternati max. 700W Legenda: conexiuni care trebuie facute conexiuni care sunt deja facute conexiune care poate fi facuta cu scopul de a renunta la utilizarea retelei de acumulatori 2

3 Schema bloc din Figura 3 conține următoarele blocuri:. Tablou General de siguranțe din Laboratorul de Electronică Industrială. 2. MD Bloc de siguranțe automate de și general. 3. MC6 Bloc de Pornire / Oprire sistem de conersie. 4. MW Wattmetru trifazat (energie absorbită de la rețea) 5. Inertor Trifazat OMRON V000 (intrare tensiune trifazată ieșire tensiune trifazată). 6. Motor Trifazat Asincron de,5kw folosit pentru antrenarea mecanică a GSMPului. 7. GSMP Generator Sincron cu Magneți Permanenți (turbina eoliană FORTIS PASSAAT de,4kw). 8. MC2 Bloc. 9. MV7 Voltmetru de tensiune alternatiă (V RMS ). 0. MW2 Wattmetru trifazat (energie debitată de turbina eoliană).. MS3 Redresor trifazat în punte. 2. MA5 Ampermetru. 3. BAT Rețea de acumulatori conectați în serie folosiți în scopul de a stoca energie. 4. MD2 Bloc de siguranțe automate de și. 5. Inertor Windy Boy sincron cu rețeaua de curent alternati. 6. Bec 75W. 7. MC3 Contor monofazat cu disc (permite rotirea discului în ambele direcții). 8. MD3 Bloc de siguranțe automate de și. 9. MA9 Ampermetru 4A. 20. MV5 Voltmetru de tensiune alternatiă (V RMS ). 2. Priză monofazată (Fază, Nul). Elementul principal al aceste Lucrări de laborator este Generatorul Sincron cu Magneți Permanenți GSMP (turbina eoliană). În Figura 4 se dă o secțiune transersală a unui GSMP iar în Figura 5 este prezentat rotorul cu Magneți Permanenți a unui GSMP. Fig. 4 Secțiune transersală GSMP Fig. 5 Rotor GSMP cu 4 perechi de poli 3

4 Un Generator Sincron cu Magneți Permanenți (GSMP) este un generator a cărui câmp de excitație este produs de un magnet permanent (de obicei montat pe rotor). Termenul de sincron se referă la faptul că rotorul și câmpul magnetic se rotesc cu aceeași iteză deoarece câmpul magnetic este generat de rotor pe care este montat un magnet permanent, câmp magnetic care străbate spirele înfășurărilor statorice. Legea lui Faraday Tensiunea (t) ce este indusă întro spiră (stator) este proporţională cu ariaţia fluxului (produsă de magnetul permanent al rotorului) total Ф(t) ce trece prin acea spiră. dφ = d fluxul Φ Pentru un flux uniform distribuit putem scrie: Φ = B Ac { suprafaţa A c. Înlocuind, aem: = A c d B Conform legii lui Faraday, pentru fiecare spiră, putem scrie că: dφ spira = Tensiunea totală aplicată este: = n spira d = n Φ i n spire Φ aria circuitului magnetic permeabili tate material magnetic magnetica µ Pentru un flux uniform distribuit putem scrie: Φ = B Ac. Înlocuind, aem: = n A c ( ) db t Generatoarele sincrone sunt de obicei folosite pentru a obține puteri de ieșire mici/medii (până la 0KW) și sunt folosite pentru conersia energiei mecanice produsă de turbine cu aburi, turbine cu gaz, turbine hidroelectrice în energie electrică. Turbinele eoliene de mare putere folosesc exclusi generatoare asincrone de tip DFIG (DoublyFed Induction Generator) sau SCIG (Squirrel Cage Induction Generator). În cele mai multe cazuri de construcție GSMP, rotorul este partea mobilă și conține magnetul permanent iar statorul este format din bobine ce produc energie. Bobinele statorice sunt aranjate/poziționate (pentru cazul unui generator cu o pereche de poli) între ele la 80 4

5 sau 20 pentru a obține tensiune monofazată sau trifazată. Conform Legii lui Faraday mai sus amintite, spirele statorice străbătute de câmp magnetic ariabil produc energie cu atât mai mare cu cât iteza de ariație a câmpului magnetic este mai mare și numărul de spire este mai mare: = n spira d = n Φ Tensiunea produsă de spirele statorice are o frecență dependentă de iteza de rotație a rotorului (RPM rotații pe minut), astfel: P F( Hz) = RPM, unde P 20 = este numărul de perechi de poli pentru înfășurările statorice 20 = 60 [secunde] * 2 [poli ai magnetului: Nord și Sud] Desfășurarea lucrării de laborator: ) Se cuplează siguranțele automate () [ezi Fig. 6] de pe panoul MD[ezi Fig. 3]. 2) Se cuplează în poziția ul (2) [ezi Fig. 6] de pe panoul MD[ezi Fig. 3]. 3) Se apasă butonul b3 (START) (3) [ezi Fig. 6] de pe panoul MC6[ezi Fig. 3]. În acest moment are loc alimentarea Inertorului Trifazat OMRON V000. Apăsând pe butoanele aflate pe panoul de comandă al Inertorului se setează iteza de rotație a Motorului ce antrenează Turbine eoliană. 4) Se apasă butonul LO/RE aflat pe panoul Inertorului OMRON (3) [ezi Fig. 6]. 5) Se apasă butonul ENTER pentru a intra în meniul de modificare a turației motorului. 6) Se apasă butoanele pentru a alege frecența/iteza de rotație a motorului. 60* Frecenta Viteza motor[ rpm] = unde nr. Perechi Poli motor = 2 (ct. motor) nr. Perechi Poli motor [rpm] înseamnă rotații pe minut 7) Se apasă butonul ENTER pentru a confirma aloarea selectată a turației motorului. 8) Se apasă butonul RUN pentru a porni rotirea Motorului Asincron Trifazat. 9) Se repetă pasul 6) și 7) pentru a studia comportamentul Turbinei Eoliene la diferite rotații ale acesteia. Rolul Motorului Asincron Trifazat este a antrena Turbina Eoliană, deci de a simula forța ântului în cazul în care Turbina Eoliană ar fi fost montată afară. Atenție: să nu se depășească pentru Frecență aloarea 0, deoarece aloarea tensiunii generată de Turbina Eoliană ar fi mare (peste 200V). Pentru alori ale Frecenței de la la 0 se a calcula aloarea [rpm] a Motorului și se a măsura tensiunea generată de Turbina Eoliană (se a folosi oltmetrul MV7 din Fig. 3). 5

6 0) Se realizează conexiunile electrice desenate cu albastru în schema din Fig. 3. Se poate realiza conexiunea pentru a nu folosi rețeaua de acumulatori. Sunt necesare fire de conexiune de la blocul MS3 la MD2. ) Se actiează siguranțele automate și se cuplează în poziția ul de pe panoul MD2[ezi Fig. 3]. În acest moment este alimentat Inertorul Sincron Windy Boy. 2) Se introduce în priza monofazată cablul electric prin care se a genera energie în sistem. Se a obsera că până Inertorul Sincron Windy Boy este sincron cu rețeaua de energie a sistemului național de electricitate (timp de aprox. 2 minute), becul electric de 75W consumă energie și Contorul Monofazat cu disc MC3[ezi Fig. 3] se a roti în sensul săgeții de pe ecran. 3) După ce se sincronizează cu rețeaua Inertorul monofazat Windy Boy, acesta a genera în rețea energie produsă de Turbina Eoliană. Se a obsera în acest moment că discul contorului MC3 se a roti în sensul iners săgeții de pe panoul contorului. 4) Se or repeta pașii 6) și 7) pentru a modifica Frecența de rotație (de la 5 la 0) a motorului pentru a măsura puterea generată în rețea de Inertorul Sincron Windy Boy. Oprirea lucrării de Laborator: 5) Se apasă STOP butonul pentru a opri rotirea Motorului Asincron Trifazat. 6) Se apasă butonul b4 (STOP) (5) [ezi Fig. 6] de pe panoul MC6[ezi Fig. 3]. 7) Se cuplează în poziția 0 ul (2) [ezi Fig. 6] de pe panoul MD[ezi Fig. 3]. 8) Se decuplează siguranțele automate () [ezi Fig. 6] de pe panoul MD[ezi Fig. 3]. Fig. 6 Panou de comandă

7 Fig. 7 Standul de Laborator al circuitului de conersie al energiei eoliene în energie electrică Fig. 6 Ansamblul Motor (dreapta) Turbina Eoliana (stânga) 7

Σχετικά έγγραφα

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM Seminar S ANALA ÎN CUENT CONTNUU A SCHEMELO ELECTONCE S. ntroducere Pentru a analiza în curent continuu o schemă electronică,