Proiectare Generator Asincron - Eoliene

Generalităţi

În sectorul energetic din majoritatea statelor europene s-au produs transformări majore determinate de necesitatea creşterii siguranţei în alimentarea cu energie a consumatorilor, iar în cadrul acestei cerinţe sursele regenerabile de energie oferă o soluţie viabilă, inclusiv aceea de protecţie a mediului înconjurător.

Maşinile electrice sunt sisteme tehnice prin care se asigură conversia electromecanică.

Maşinile electrice sunt folosite pentru producerea energiei electrice, în care caz sunt denumite generatoare electrice, sau pentru transformarea energiei electrice în energiei mecanică, în care caz sunt denumite motoare electrice. Maşina convertizoare realizează modificarea parametrilor energiei electrice (tensiune, curent, frecvenţă etc.) prin intermediul energiei mecanice (figura 1). În situaţia în care o maşină electrică primeşte simultan energie electrică şi energie mecanică şi le transformă în căldură, maşina funcţionează în regim de frână.

Fig.1 Conversia energiei cu ajutorul maşinilor electrice: Pm – putere mecanică;

Pe– putere electrică; Pjf – pierderi electrice (efect Joule) şi prin frecări

După natura tensiunii de alimentare (sau a tensiunii pe care o produc la borne, în regim de generator) maşinile sunt:

- maşini electrice de curent continuu, utilizate în reţelele de curent continuu;

- maşini electrice de curent alternativ, utilizate în reţelele de curent alternativ;

- maşini electrice universale, care se pot utiliza atât în reţelele de curent alternativ cât şi în reţelele de curent continuu.

Maşinile de curent continuu, datorită schemei de conexiune a înfăşurărilor de excitaţie, pot avea caracteristici funcţionale (electromecanice) diferite.

Maşinile de curent alternativ la care inductorul se roteşte sincron cu câmpul magnetic învârtitor se numesc maşini sincrone; turaţia motoarelor depinde numai de frecvenţa tensiunii de alimentare şi de numărul de poli.

Maşinile de curent alternativ la care rotorul se învârteşte cu o viteză diferită de a câmpului magnetic inductor se numesc maşini asincrone; în afară de frecvenţa tensiunii de alimentare a inductorului şi de numărul de poli, turaţia maşinii asincrone depinde şi de sarcina mecanică opusă motorului de către mecanismele antrenate.

În procesul de transformare energetică realizat de maşinile electrice nu toată energia primită se transformă în energie utilă. Au loc şi pierderi nedorite, care pot fi limitate constructiv, dar nu pot fi eliminate definitiv.

Pierderile de energie, respectiv de putere, se produc în principal datorită:

• frecărilor mecanice dintre piese în mişcare relativă ( Pm) şi dintre acestea şi aer;

• curenţilor turbionari şi a fenomenului de histerezis care apar în piesele feromagnetice(PFe);

• efectului Joule în conductoarele parcurse de curent electric( Pj).

Datorită acestor pierderi, randamentul h al unei maşini electrice, definit ca raportul dintre puterea utilă P2 şi puterea consumată P1, este totdeauna subunitar.

Motoarele asincrone se construiesc pentru o gamă foarte largă de puteri (de ordinul unităţilor de W până la ordinul zecilor de MW), pentru tensiuni joase (sub 500 V), şi tensiunii medii (3 kV, 6 kV sau 10 kV), şi având turaţia sincronă la frecvenţa de f=50 Hz, egală în mod uzual cu n=500, 600, 750, 1000, 1500, sau 3000 rot/min, în funcţie de numărul de perechi de poli.