“POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMI ŞOARA DEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING

1. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Cuprins 1.Importanţa centralelor eolienelor 2.Istoric 3.Transformări de energie 4.Tipuri de centrale eoliene 5. Părţile componente ale unei eoliene 6.Studiul eolienelor

2. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING 1.Importanţa centralelor eoliene Trei factori au determinat ca soluţia de a utiliza centrale eoliene să devină mai competitivă: • dezvoltarea electronicii de putere;• ameliorarea performanţelor aerodinamice în conceperea turbilnelor eoliene;• finanţarea naţională pentru implementarea de noi centrale eoliene.

3. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING

4. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Energiea eoliană asigură necesarul de energie electrică pentru 10 milioane de locuitori.

5. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING 5

6. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING 6

7. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING • Perspective • Energia eoliană este considerată ca una din opţiunile cele mai durabile dintre variantele viitorului, resursele vântului fiind imense. • Se estimează că energia eoliană recuperabilă la nivel mondial se situează la aproximativ 53 000 TWh (TerraWattoră), ceea ce reprezintă de 4 ori mai mult decât consumul mondial actual de electricitate. • În Europa, potenţialul este suficient pentru asigurarea a cel puţin 20% din necesarul de energie electrică până în 2020.

8. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING 2. Istoricul eolienelor  Moara de vânt este strămoşul generatoarelor eoliene. Ea a apărut în Evul Mediu în Europa Mai târziu, morile se orientau după direcţia vântului şi au fost puse pânze pentru a capta mai bine energia vântului(secolul XII)

9. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Utilizarea metalului a permis modificare formei turnului şi creşterea considerabilă a maşinilor pe care le numim pe scurt "eoliene" În secolul XX au apărut primele eoliene moderne. Este studiat profilul palelor, se inspiră după profilul aripilor de avion. În prezent, eolienele sunt majoritatea cu ax orizontal.

10. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING 3.Transformări de energie

11. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Sistemele eoliene de conversie a energiei vântului au şi pierderi. Astfel, se poate menţiona un randament de ordinul a 59 % pentru rotorul eolienei, 96% al multiplicatorului. Trebuie luate în considerare, de asemenea, pierderile în generator şi în sistemle de conversie.

12. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING O caracteristică importantă a centralelor eoliane constă în faptul că ocupă o suprafaţă mică pe sol. Acesta este un foarte mare avantaj, deoarece perturbă puţin locaţia unde este instalată, permiţând menţinerea activităţilor industriale sau agricole din apropiere.

13. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING 4.Tipuri de centrale eoliene • Din punt de vedere al amplasamentului • Centrale eoliene individuale • Sunt centrale eoliene plasate în locaţii izolate. • centrala eoliană nu este racordată la reţeaua de energie electrică şi nu este conectată cu alte centrale eoliene.

14. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING • Ferme de centrale eoliene Centrale amplasate în mări sau oceane Centrale amplasate pe sol

15. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING • Centralele eoliene grupate sub forma unor ferme au avantajul că puterile instalate sunt mai mari şi alimentarea consumatorilor este mai sigură. • Instalările pe sol este mai ieftină dar crează dificultăţi în utilizarea agricolă a solului. • Instalările sub formă de ferme în largul mărilor sau oceanelor,au avantajul că vântului are o viteză mai constantă şi durata în care există vânt este mai mare. Acest tip de instalare reduce dezavantajul provocat de zgomotul sonor al centralelor eoliene, de asemenea se ameliorează estetica mediului.

16. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING b) Din punt de vedere constructiv al rotorului 1. Cu rotor vertical • Rotorul lui Savonius (cu ax vertical) în cazul căruia, funcţionarea se bazează pe principiul tracţiunii diferenţiale. Eforturile exercitate de vânt asupra fiecăreia din feţele unui corp curbat au intensităţi diferite. Rezultă un cuplu care determină rotirea ansamblului.

17. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Schema circulaţiei aerului la rotoarele Savonius

18. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING • Rotorul lui Darrieus

19. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING • Rotorul lui Darrieus se bazează pe principiul variaţiei periodice a forţei generate de incidenţa vântului cu palele rotorului turbinei eoliene. • Profilul special al palei plasat într-un curent de aer, în funcţie de diferitele unghiuri, este supus unor forţe ale căror intensitate şi direcţie sunt diferite. • Rezultanta acestor forţe determină apariţia unui cuplu motor care roteşte rotorul turbinei eoliene.

20. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING 2) Cu rotor orinzotal Există două categorii de eoliene cu ax orizontal: •  Amonte: vântul suflă pe faţa palelor, faţă de direcţia nacelei. Palele sunt rigide, iar rotorul este orientat, cu ajutorul unui dispozitiv, după direcţia vântului.

21. • Aval: vântul suflă pe spatele palelor, faţă de nacelă. Rotorul este flexibil şi se auto-orientează. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING

22. Dispunerea amonte a turbinei este cea mai utilizată, deoarece: este mai simplă şi dă cele mai bune rezultate la puteri mari nu are suprafeţe de direcţionare, eforturile de manevrare sunt mai reduse şi are o stabilitate mai bună. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING

23. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING c)Din punct de vedere al puterii

24. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING 5. Părţile componente ale unei centrale eoliene

25. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Nivelul zgomotului la o centrală eoliană

26. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Evoluţia nivelului sonor în funcţie de numărul de eoliene este logaritmică, respectiv instalarea celei de a doua eoliene determină creşterea nivelului sonor cu 3 dB şi nu dublarea acestuia. Pentru diminuarea poluării sonore există mai multe căi:- multiplicatoarele sunt special concepute pentru eoliene. Se încearcă favorizarea acţionărilor directe, (eliminarea multiplicatoarelor). 26

27. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING - profilul palelor Constitue obiectul unor cercetări pentru reducerea poluării sonore determinată de scurgerea vântului în jurul palelor sau a celor datorate nacelei sau pilonului. - Arborii de transmisie- sunt prevăzuţi cu amortizoare pentru limitarea vibraţiilor. Antifonarea nacelei permite, de asemenea, reducerea zgomotelor. 27

28. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING 6. Studiul eolienelor În studiul eolienei, trebuiesc urmărite valorile cuplurilor ML, MEşi a vitezelor arborelui primar ΩL şi a celui secundar Ω. Arborele primar, numit şi arborele lent, este arborele rotorului turbinei eoliene. Acesta se roteşte cu viteza ΩL şi transmite cuplul ML. Arborele secundar, numit şi arborele rapid, este cel al generatorului. Acesta are viteza Ω, fiind caracterizat de cuplul electromagnetic ME. 28

29. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING 6.1 Circuite electrice trifazate 29

30. “POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING 30

31. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING 6.1 Circuite trifazate Sistem trifazat simetric

32. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Structura unui circuit trifazat

33. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Conexiunile circuitelor trifazate Conexiune stea

34. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Conexiunile circuitelor trifazate Conexiune triunghi

35. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Conexiunile circuitelor trifazate Tensiunile şi curenţii la conexiuneastea

36. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Conexiunile circuitelor trifazate Tensiunile şi curenţii la conexiunea triunghi

37. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Conexiunile circuitelor trifazate Puterile la conexiunea stea

38. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Putera activa la conexiunea stea Puterea reactivă Putera aparentă

39. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Puterile la conexiunea triunghi

40. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Puterea aparentă în complex Factorul de putere la circuitele trifazate

41. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING La reţelele trifazate nesimetrice şi dezechilibrate

42. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING

43. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Aplicaţie: Se consideră reţeaua trifazată dezechilibrată din figură. Să se calculeze factorul de putere , tensiunile de linie fiind simetrice.

44. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Maşină asincronă • După numărul de faze M.A. se clasifică în: • M.A. Trifazate care pot fi: cu rotorul bobinat; cu rotorul în scurtcircuit; cu colivie simplă; cu colivie dublă. • M.A. Monofazate care rot fi: cu poli ecranaţi; cu fază auxiliară

45. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Mărimile nominale înscrise pe plăcuţa M.A. sunt: • puterea nominală – puterea mecanică la arbore, în kW • tensiunea de linie la borne în V şi schema de conexiuni a înfăşurării (stea sau triunghi); • curentul de linie, în A; • turaţia în rot/min, frecvenţa în Hz, factorul de putere; • tensiunea în V între două inele (numai la motorul cu rotor bobinat când înfăşurarea statorică este conectată la tensiunea nominală, iar rotorul este în repaus cu înfăşurarea deschisă) • curentul rotoric, în A.

46. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Principiul de funcţionare. Câmp magnetic învârtitor

47. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING

48. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Schema echivalentă

49. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Diagrama energetică a motorului asincron

50. POLITEHNICA” UNIVERSITY OF TIMIŞOARADEPARTMENT OF PHYSICAL FOUNDATION OF ENGINEERING Cuplul motorului asincron Formula lui Kloss: