Construción Básica do Aerxerador

Partes Principais do Aerogerador

Torre do Aerogerador

A torre é uma parte muito importante do aerogerador que apoia todas as outras partes. Não só suporta o aerogerador, mas também eleva-o a uma altura suficiente para que as pontas das pás estejam a uma altura segura durante a rotação. Além disso, temos de manter a altura da torre, para que possa receber vento suficientemente forte. A altura da torre depende, em última análise, da capacidade de potência dos aerogeradores. A torre dos aerogeradores nas centrais eólicas comerciais costuma variar entre 40 metros e 100 metros. Estas torres podem ser torres tubulares de aço, torres de treliça ou torres de betão. Utilizamos uma torre tubular de aço para um aerogerador grande. Estas são normalmente fabricadas em seções de 30 a 40 metros de comprimento.Cada seção tem flanges com furos. Tais seções são unidas no local por parafusos e porcas para formar uma torre completa. A torre completa tem uma forma ligeiramente cónica para proporcionar melhor estabilidade mecânica. Montamos uma torre de treliça com diferentes membros de ângulos de aço ou tubos de aço galvanizado. Todos os membros são unidos por parafusos ou soldados para formar uma torre completa da altura desejada. O custo destas torres é muito menor do que o das torres tubulares de aço, mas não têm um aspecto estético tão bom quanto as torres tubulares de aço. Embora o transporte, montagem e manutenção sejam bastante fáceis, ainda assim, a utilização de torres de treliça é evitada nas centrais eólicas modernas devido ao seu aspecto estético. Existe outro tipo de torre utilizada para aerogeradores pequenos, que é a torre de poste com cabos de amarração. A torre de poste com cabos de amarração é um poste vertical único apoiado por cabos de amarração de diferentes lados. Devido ao número de cabos de amarração, é difícil aceder à área de fundação da torre. Por isso, evitamos este tipo de torre nos campos agrícolas.

Existe outro tipo de torre de aerogerador utilizado para plantas pequenas, que é a torre híbrida. A torre híbrida é também uma torre de poste com cabos de amarração, mas a única diferença é que, em vez de usar um único poste no meio, usa uma torre de treliça fina e alta. A torre híbrida é uma combinação de ambas, a torre de treliça e a torre de poste com cabos de amarração.

Nacele do Aerogerador

A nacele é uma caixa grande ou quiosque que se situa na torre e abriga todos os componentes do aerogerador. Abriga um gerador elétrico, conversor de potência, caixa de velocidades, controlador do aerogerador, cabos, unidade de guiamento.

Pás do Aerogerador

As pás são as principais peças mecânicas de um aerogerador. As pás convertem a energia eólica em energia mecânica utilizável. Quando o vento atinge as pás, estas giram. Esta rotação transfere a sua energia mecânica para o eixo. As pás são projetadas como as asas de um avião. As pás do aerogerador podem ter entre 40 metros e 90 metros de comprimento. As pás devem ser suficientemente resistentes para suportar ventos fortes, mesmo durante uma tempestade. Ao mesmo tempo, as pás do aerogerador devem ser feitas o mais leves possível para facilitar a rotação suave das pás. Para isso, as pás são feitas com camadas de fibra de vidro e fibra de carbono sobre reforço sintético.

Num aerogerador moderno, normalmente três pás idênticas são fixadas a um hub central usando parafusos e porcas. Cada pá idêntica está alinhada a 120o uma da outra. Este processo faz uma melhor distribuição da massa e dá ao sistema uma rotação mais suave.

Eixo do Aerogerador

O eixo diretamente ligado ao hub é um eixo de baixa velocidade. Quando as pás giram, este eixo gira com a mesma rpm que o hub em rotação. Ligamos este eixo diretamente ao gerador elétrico no caso de um gerador de baixa velocidade. Mas, na maioria dos casos, o eixo principal de baixa velocidade é acoplado a um eixo de alta velocidade através de uma caixa de velocidades. Dessa forma, as pás transferem a sua energia mecânica para o eixo, que, por fim, entra no gerador elétrico.

Caixa de Velocidades

O aerogerador não gira a alta velocidade, mas sim suavemente a baixa velocidade. No entanto, a maioria dos geradores elétricos requer rotação de alta velocidade para gerar eletricidade a um nível de tensão desejado. Portanto, deve haver algum arranjo de multiplicação de velocidade para atingir a alta velocidade do eixo do gerador. A caixa de velocidades do aerogerador faz isso. A caixa de velocidades aumenta a velocidade para um valor muito maior. Por exemplo, se a relação da caixa de velocidades for 1:80 e a rpm do eixo principal de baixa velocidade for 15, a caixa de velocidades aumentará a velocidade do eixo do gerador para 15 × 80 = 1200 rpm.

Gerador

O gerador é um dispositivo elétrico que converte a energia mecânica recebida do eixo em energia elétrica. Normalmente, usamos geradores de indução em aerogeradores modernos. Anteriormente, os geradores síncronos eram populares para esse propósito. Geradores de corrente contínua com ímã permanente também são usados em alguns aerogeradores. A velocidade do eixo pode ser aumentada usando o conjunto de caixa de velocidades, mas não podemos tornar a velocidade do eixo constante. Pode haver uma flutuação na velocidade do eixo, pois depende da velocidade do vento. Portanto, a velocidade do rotor também varia. Essa variação afeta a frequência, a tensão da energia elétrica gerada. Para superar esses problemas, normalmente usamos um gerador de indução para o propósito.

Porque o gerador de indução sempre produz energia elétrica sincronizada com a rede conectada, independentemente da velocidade do rotor. Se usarmos um gerador trifásico síncrono, primeiro retificamos a potência de saída para CC e depois a convertimos em CA de tensão e frequência desejadas usando um circuito inversor. Porque a potência alternada gerada pelo gerador síncrono não é constante em tensão e frequência, mas varia com a velocidade do rotor. Por essa mesma razão, em alguns casos, usamos um gerador de corrente contínua para o propósito. Nesses casos, a potência de saída em CC do gerador é invertida para CA de tensão e frequência desejadas antes de ser alimentada na rede.

Conversor de Potência

Como o vento não é sempre constante, a tensão elétrica gerada pelo gerador não é constante, mas precisamos de uma tensão muito estável para alimentar a rede. O conversor de potência é um dispositivo elétrico que estabiliza a tensão de saída alternada transferida para a rede.

Controlador do Aerogerador