Princípio de Funcionamento da Turbina Eólica

Como Funciona um Aerogerador?

Há um aerogerador com grandes pás fixado no topo de uma torre de suporte de altura suficiente. Quando o vento atinge as pás do aerogerador, o aerogerador gira devido ao design e alinhamento das pás do rotor. O eixo do aerogerador está acoplado a um gerador elétrico. A saída do gerador é coletada através de cabos de energia elétrica.

Funcionamento do Aerogerador

Quando o vento atinge as pás do rotor, as pás começam a girar. O rotor do aerogerador está conectado a uma caixa de velocidades de alta velocidade. A caixa de velocidades transforma a rotação do rotor de baixa velocidade para alta velocidade. O eixo de alta velocidade da caixa de velocidades está acoplado ao rotor do gerador, fazendo com que o gerador elétrico funcione em maior velocidade. Um excitador é necessário para fornecer a excitação necessária à bobina magnética do sistema de campo do gerador, de modo que ele possa gerar a eletricidade necessária. A tensão gerada nos terminais de saída do alternador é proporcional tanto à velocidade quanto ao fluxo de campo do alternador. A velocidade é governada pelo poder do vento, que está fora de controle. Portanto, para manter a uniformidade da potência de saída do alternador, a excitação deve ser controlada de acordo com a disponibilidade do poder do vento natural. A corrente do excitador é controlada por um controlador de aerogerador que detecta a velocidade do vento. Em seguida, a tensão de saída do gerador elétrico (alternador) é dada a um retificador, onde a saída do alternador é retificada para DC. Então, essa saída DC retificada é fornecida a uma unidade conversora de linha para convertê-la em uma saída AC estabilizada, que é alimentada para a rede de transmissão elétrica ou a rede de transmissão com a ajuda de um transformador de elevação. Uma unidade extra é usada para fornecer energia aos auxiliares internos do aerogerador (como motor, bateria, etc.), isso é chamado de Unidade de Alimentação Interna.
Há outros dois mecanismos de controle anexados a um aerogerador moderno e grande.

• Controle da orientação das pás do aerogerador.

• Controle da orientação da face do aerogerador.

A orientação das pás do aerogerador é governada a partir do hub base das pás. As pás estão fixadas ao hub central com a ajuda de um arranjo rotativo através de engrenagens e um pequeno motor elétrico ou sistema rotativo hidráulico. O sistema pode ser controlado eletricamente ou mecanicamente, dependendo de seu design. As pás são giradas dependendo da velocidade do vento. A técnica é chamada de controle de passo. Ela fornece a melhor orientação possível das pás do aerogerador ao longo da direção do vento para obter a otimização do poder do vento.

A orientação da nacele ou do corpo inteiro do aerogerador pode seguir a direção do vento em mudança para maximizar a captação de energia mecânica do vento. A direção do vento, juntamente com sua velocidade, é detectada por um anemômetro (dispositivo automático de medição de velocidade) com vane anemométricas fixadas na parte superior traseira da nacele. O sinal é feedback para um sistema de controle baseado em microprocessador eletrônico, que governa o motor de guinada, que gira toda a nacele com um arranjo de engrenagens para encarar o aerogerador na direção do vento.
Um diagrama interno de bloco de um aerogerador