Ventajas y desventajas del dinamo

Enviado por Programa Chuletas y clasificado en Tecnología Industrial

Escrito el en español con un tamaño de 14,38 KB

 

1.1 TIPOS Clasificación AEROGENERADORES = Generador eléctrico movido x la acción del viento= transforma la energía cinética del viento en eléctrica.

- Posición del eje:

Eje vertical:


Savenius: formado x 2 semicírculos huecos decalados. Gran par d arranque. Usado xa bombear agua. Darrieus: mas competitivo y avanzado cn aspas verticales con perfil aerodinámico. Requiere un arrostramiento, lo que limita su altura y con ello su Pot. Nominal. Candidatos xa un futuro.

Eje horizontal:


mas habituales, su eje d rotación esta en paralelo al suelo y a la dirección del viento. SOn mas costosos y sus aspas no soportan grandes velocidades. Ventaja= mas eficaces. El rotor puede ir a Barlovento( la torre no se interpone entre el viento y el rotor) o a Sotavento (autoorientable)

-Nº de palas:

1. Multipala:


El primero del mundo. CCn el intento d aumentar la pot.
, que va ligado cn la altura del molino, surge la necesidad d hacerlos mas ligeros. Esto junto cn el hecho d q al aumentar la relación d velocidades de la punta d la pala frente al veinto menor es la influencia del nº d palas sobre el rendimiento, hace q se pase a fabricar hélices cn dos, tres e incluso una sola pala xa reducir sensiblemente el peso y el coste.

2. Tripala

Los más usados, cn mayor suavidad d giro.

3. Bipala

Giro menos estable pero al aumentar el tamaño del rotor se usan más x la reducíón d peso y coste q supone 4. Monopala:
Formada x una pala cn un contrapeso q compense el giro d la forma más suave posible.

- Posición del rotor respecto al viento:


Rotor a sotavento:

No necesita mecanismo d orientación, Palas menos rígidas, Problemas cn evacuación energía, Altas cargas d fatiga x efecto sombra d la torre y cambios d dirección del viento Rotor a Barlovento(más empleado): Evitan efecto sombra d la torre, Necesitan mecanismo d orientación, Necesitan rotor más rígido xa evitar q las palas colisionen cn la torre.

- Anclaje d las palas al buje:


Paso variable

Sus palas pueden girar sobre su eje longitudinal. Esto facilita controlar la extracción d Pot. D la máquina. Usados en aerogeneradores d velocidad variable d rotor. También nos regulara la velocidad d rotación en caso d fuertes vientos. Son sistemas complicados.
Paso fijo: Palas montadas d forma fija sin posibilidad d regulación. Control d Pot. Pasivo= sin actuación sobre la máquina. Usados en aerogeneradores d velocidad constante d rotor.

- Tipo d generador eléctrico:

Generador asíncrono: Los mas usados en cualquier aplicación industrial. Su elevada robustez y sencillez. Su mayor inconveniente es la necesidad d una batería d condensadores aplicada a la salida, q permite compensar el factor d Pot. Y la energía reactiva generada y el mal comportamiento los huecos d tensión. Generador síncrono: Generación d energía eléctrica a velocidad constante,(velocidad d sincronismo). Precisa una corriente d excitación continua, q se ha d generar o bien internamente (autoexcitación) o bien d forma auxiliar cn 1 dinamo externa. Se comportan bien frente a los huecos d tensión pero presentan el inconveniente d generar armónicos.

- Velocidad d giro del rotor:

Aerogenerador d velocidad constante d rotor
Mantienen constante la velocidad del rotor, independientemente d la velocidad del viento incidente. Ventaja d su simplicidad e inconveniente d menor extracción d Pot. Aerogenerador d velocidad variable d rotor: Velocidad del rotor se ajusta a la velocidad del viento siendo proporcionales. Nos permite extraer una mayor extracción d Pot. Pero a su vez la tecnología empleada es más sofisticada y x lo tanto tiene un coste más elevado.
-
Configuración tren d Pot.

cn multiplicadora se dispondrá d Eje lento + multiplicadora + eje rápido+generador:

La más extendida comercialmente. Cn eje principal o lento (10 a 30 rpm) q va unido al rotor buje y uno rápido (1200 a 1500 rpm) q va unido al generador d inducción. Xa unir estos dos a diferentes velocidades se usa la multiplicadora helicoidal d 3 etapas, q multiplica las vueltas del eje lento- Eje Lento cn un único rodamiento d apoyo se emplea un rodamiento d apoyo cercano al buje, y el segundo apoyo del eje es directamente la propia multiplicadora. Se sitúa lejos del otro apoyo xa disminuir las cargas en este punto - La multiplicadora debe ser más robusta y se soporta en sus apoyos. Debe ser capaz d soportar y transmitir a la estructura los flectores y fuerzas q le llegan - Eje rápido es el elemento d uníón entre la multiplicadora y el generador. Gira normalmente entre 1000 1500 rpm..Debe ser capaz d absorber las posibles desalineaciones
Sin multiplicadora se dispondrá d Eje lento+generador
Al no tener multiplicadora el rotor del generador, gira a la misma velocidad q el rotor d la máquina, velocidad baja (7 30 rpm).Ventajas: Elimina los amplios gastos d mantenimiento y las cargas d fatiga d torsión asociadas. El generador es síncrono d imanes permanentes. Esta configuración es más simple ya q es d menor tamaño, peso y coste comparado cn el diseño básico. Empleado x Enercon o Lagerway.

- El tamaño y Pot. Micro aerogeneradores: Pot. Menor a 1 kW. Radio del rotor menor d 1 m. Aplicaciones: embarcaciones, sistemas d comunicación, refugios d montaña, iluminación. Mini aerogeneradores: Pot. Entre 1 y 10 KW. Radio d rotor 1-3 m. Aplicaciones: granjas, viviendas aisladas, sistemas mixtos eólico-fotovoltaicos, bombeo, etc.
Aerogeneradores d pequeña Pot.: Pot. 10-100 kW. Radio d rotor 3 y 9 m. Aplicaciones: comunidades d vecinos, pequeñas empresas, sistemas mixtos eólico-diésel, drenaje, tratamiento d aguas, etc. Aerogeneradores d media Pot.: Pot. Entre 100-1.000 kW. Radio d rotor entre 9 y 27 m. Aplicaciones: parques eólicos en tierra y en el mar. Aerogeneradores d gran Pot.: Pot. 1000-10.000 kW. Diámetros d rotor entre 27 y 81 m. Aplicaciones representativas son parques eólicos en tierra y en el mar.

Componentes de un aerogenerador de gran potencia
- Rotor: Conjunto constituido por 3 palas, aerodinámicas y hechas de resinas de poliéster reforzado con fibra de vidrio, y un buje central de fundición, protegido por una carcasa (spinner) de
fibra de vidrio. El diámetro del rotor define su área de barrido interceptado por la turbina eólica. Las palas disponen de un sistema pitch(son giratorias) para conseguir un ángulo de
ataque respecto del viento para controlar la velocidad de giro del rotor e impedir que éste gire con
vientos que son demasiado altos o bajos para producir electricidad.
- Buje: Une todas las palas del aerogenerador, permitiendo en el caso de ser éstas de paso fijo un pequeño ajuste en el mismo para optimizar la instalación del equipo en cada emplazamiento.
- Palas: Los elementos del aerogenerador de eje horizontal que captan la energía cinética del viento se denominan palas. En la actualidad se fabrican con fibra de vidrio, estando formadas por un larguero de alta resistencia,
- Ángulo de inclinación y de conicidad: El viento, al incidir sobre las palas del rotor,crea unos esfuerzos que hacen que se produzca una flexión de la pala. Esta flexión produce una flecha considerable en la punta de la pala que debe limitarse para que no tropiece con la torre en su paso por la vertical.
Para que no ocurra:

1.- Se inclina la góndola respecto a la horizontal, formando el llamado ángulo de inclinación.
2.- Se diseñan las palas para que tras su empotramiento al buje formen un ángulo llamado de conicidad

- Nacelle o góndola, bastidor y corona de orientación:

La góndola o nacelle es la estructura en la cual se montan los distintos componentes del aerogenerador, a la altura del eje de rotor. En él se montan las palas, el multiplicador de velocidad, el generador y el sistema de control. La estructura puede ser de chapa metálica o de fibra de vidrio, y suele estar dividida en dos partes: el bastidor (inferior) y la capota, que permite el cierre de los
equipos (superior).

- Multiplicadora: La multiplicadora es el elemento mecánico encargado de enlazar el eje lento acoplado al rotor eólico con el eje de alta velocidad acoplado al generador eléctrico.
Turbina eólica sin multiplicador
En el mercado existen aerogeneradores sin multiplicador, lo que obliga a construir un generador eléctrico multipolo. Ambos tipos de aerogeneradores están establecidos en todo el mundo sin
presentarse una clara tendencia de uno sobre el otro. Ambos tienen ventajas e inconvenientes, dependiendo la elección del fabricante. Cuando no se dispone de multiplicador no existe el eje de alta velocidad.
Turbina eólica con multiplicador
En estos aerogeneradores se dispone de un tren de engranajes entre el rotor y generador, formado por palancas, cojinetes, engranaje de transmisión y acoplamiento. En principio, todas estas partes son partes de maquinaria normal que pueden ser encargadas a fabricantes locales, lo que garantiza buena calidad a bajos precios y la penetración en los países donde se pretende desarrollar la
instalación. Entre las ventajas de los aerogeneradores con multiplicador se pueden indicar su sencillez, disponibilidad de equipos y un coste más bajo que si se elimina el multiplicador Eje de baja velocidad: 15 - 30 rpm Eje de alta velocidad 50 - 3.000 rpm
Generador: La gran cantidad de energía mecánica que originan las palas del aerogenerador deben transformarse en energía eléctrica. El generador se encarga de realizar esta función Se entiende por maquina eléctrica al conjunto de mecanismos capaces de generar, aprovechar o transformar la energía eléctrica. La energía eléctrica se produce por la interacción de campo eléctricos y magnéticos, de modo que en cualquier generador debe existir un campo magnético y unos conductores sobre los que induce la corriente eléctrica

La tensión de generación suele ser de 690 V de corriente alterna trifásica. Posteriormente, la corriente es enviada a través de un transformador anexo a la turbina (o dentro de la torre), para aumentar su voltaje entre 10 y 30 kV, dependiendo del estándar de la red eléctrica local. Los generadores necesitan refrigeración durante su funcionamiento. En la mayoría de turbinas la refrigeración se lleva a cabo mediante encapsulamiento del generador en un conducto, utilizando un gran ventilador para la refrigeración por aire. Algunos fabricantes usan generadores refrigerados por agua, que pueden ser construidos de forma más compacta, esto proporciona algunas ventajas en cuanto a rendimiento se refiere.

- Maquina: Los aerogeneradores son algo inusuales, si se les compara con los otros equipos generadores que suelen encontrarse conectados a la red eléctrica. Una de las razones es que el generador debe trabajar con una fuente de potencia (el rotor de la turbina eólica) que suministra una potencia mecánica muy variable (momento torsor). Al ser una máquina eléctrica, se compone de un rotor (parte móvil que genera un campo magnético variable al girar las palas) y un estátor (parte fija sobre la que se genera la corriente eléctrica inducida). Existen dos tipos de generadores de corriente alterna
- Generadores en instalaciones aisladas o de mini eólica: Para instalaciones aisladas de la red se pueden emplear generadores de corriente continua o alternadores, utilizados para alimentar acumuladores o baterías que abastecen de energía eléctrica a los consumos de casas rurales, granjas, etc., no conectadas a la red eléctrica. Sin embargo, para evitar los problemas de mantenimiento de las escobillas de estos generadores de continua han sido desplazados por generadores de corriente alterna, empleándose alternadores síncronos de imanes permanentes. Generalmente, la mayoría de los alternadores son de inducido fijo, por tanto, es el campo magnético el que gira. Esta máquina eléctrica, se compone de un rotor (parte móvil que genera un campo magnético variable al girar las palas) y un estátor (parte fija sobre la que se genera la corriente eléctrica inducida).
-Generadores en instalaciones conectadas a la red: Para los grandes aerogeneradores conectados a la red eléctrica sólo se utilizan alternadores o generadores de corriente alterna. El alternador, que por lo general es trifásico, está formado por una
máquina eléctrica encargada de transformar la energía mecánica de rotación (proveniente del eje de alta velocidad del multiplicador, conectado mediante un acoplamiento elástico) en energía eléctrica. Los aerogeneradores se diseñan como turbinas de velocidad fija o variable que pueden utilizar generadores sincronos o asíncronos, y con varias formas de conexión directa o conexión indirecta a la red del generador. La conexión directa a red significa que el generador está conectado directamente a la red de corriente alterna (generalmente trifásica). La conexión indirecta a red significa que la corriente que viene de la turbina pasa a través de una serie de dispositivos eléctricos que ajustan la corriente para igualarla a la de la red. En generadores asíncronos esto ocurre de forma automática

Generador asíncrono: son los motores eléctricos clásicos más utilizados en cualquier aplicación industrial. Su elevada robustez y sencillez ha impulsado su empleo dentro de los aerogeneradores. Su mayor inconveniente es la necesidad de una batería de condensadores aplicada a la salida, que permite compensar el factor de potencia y la energía reactiva generada y, sobre todo, el mal comportamiento que presenta frente a los huecos de tensión en la red.
Generador síncrono: la generación de energía eléctrica se produce a una velocidad, constante, denominada velocidad de sincronismo. Precisa una corriente de excitación continua, que se ha de generar o bien internamente (autoexcitación) o bien de forma auxiliar mediante una dinamo externa. Se comportan bien frente a los huecos de tensión pero presentan el inconveniente de generar armónicos, por lo que se deben instalar filtros para evitarlos.

Entradas relacionadas: