Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-26T00:13:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1
315359.pdf: 2535849 bytes, checksum: 4fd6ae6c396e1f7012bf90be32bda24c (MD5) / A presente dissertação apresenta um estudo acerca do projeto e análise do comportamento de uma transmissão hidrostática a ser incorporada a um aerogerador de eixo horizontal. Na busca de uma maior eficiência na geração de energia elétrica a partir do vento, os aerogeradores têm experimentado um amplo crescimento nas diversas áreas relativas ao seu projeto e operação. Deste modo, o aumento na eficiência global do aerogerador constitui um dos requisitos mais importantes para o desenvolvimento destas máquinas. Uma transmissão hidrostática mostra-se como uma alternativa promissora para a transmissão da potência extraída pelo rotor da turbina até o gerador elétrico e para a regulação da velocidade do rotor. Na operação de aerogeradores de eixo horizontal, a variação na velocidade de rotação do rotor permite maximizar a captura da energia do vento. Por outro lado, geradores elétricos síncronos necessitam de conversores de frequência para operarem com velocidade variável, causando uma queda na eficiência global do sistema. Um modo de contornar este efeito é conectando o gerador elétrico diretamente à rede elétrica, pela qual o gerador necessita operar continuamente com velocidade de rotação síncrona a fim de manter a frequência da energia elétrica produzida dentro dos padrões exigidos pela rede elétrica. Uma transmissão hidrostática é capaz de solucionar este problema, pois possibilita desacoplar a velocidade do rotor da velocidade do gerador elétrico. Isto permite que o rotor opere com uma maior eficiência enquanto mantém a qualidade da energia fornecida pelo gerador. Outra implicação favorável à utilização de uma transmissão hidrostática é a possibilidade de instalar a maior parte dos componentes presentes em um aerogerador ao nível do solo. Isto reduz o peso da torre e da nacele do aerogerador, o que reduz as cargas dinâmicas sobre a estrutura da mesma, além dos custos de construção. Neste trabalho é apresentado um modelo computacional através do qual foi possível analisar as diversas características operacionais de tal sistema. Este trabalho pretende contribuir na área de projeto de sistemas de transmissão de potência para aerogeradores, proporcionando informações que permitam avaliar o desempenho da transmissão hidrostática e fornecer uma solução alternativa visando sua futura aplicação em aerogeradores de eixo horizontal.<br> / Abstract : The present dissertation presents a study on the design and the analysis of the behavior of a hydrostatic transmission to be incorporated into a horizontal axis wind turbine. In the pursuit for larger efficiency on wind energy extraction, wind turbines have seen a broad growth among different areas regarding its design and operation. Thus the growth in the overall efficiency of the wind turbine constitutes one of the most important requirements for the development of these machines. A hydrostatic transmission appears as a promising alternative for the transmission of the power extracted from the turbine#s rotor to the electric generator and for the regulation of the rotor speed. During the operation of horizontal axis wind turbines, the variation of the rotor speed allows for maximization of energy capture from the wind. On the other hand, synchronous electric generators require frequency converters to be able to operate with variable speed, causing a drop on the system´s overall efficiency. A way to get around this outcome consists of connecting the electric generator directly to the electrical grid, whereby the generator is required to continuously operate with synchronous speed in order to maintain the frequency of generated electric energy within the standards of the electrical grid. A hydrostatic transmission is able to solve this problem, because it allows the decoupling of the rotor speed from the electric generator speed. This enables the rotor to operate with a greater efficiency while maintaining the power quality supplied by the generator. Another favorable outcome from the use of a hydrostatic transmission is the possibility of installing most of the components of the wind turbine on the ground level. This reduces the weight of the tower and the nacelle of the wind turbine, which in turn reduces dynamic tensions over the wind turbine´s structure, along with construction costs. This dissertation presents a computational model through which it has been possible to analyze the various operational characteristics of the system. This study intends to contribute with the design of power transmission systems for wind turbines, providing information that allows for evaluation of the performance of the hydrostatic transmission and to present an alternative solution in order for future use in horizontal axis wind turbines.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/100954 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Flesch, Eduardo Augusto |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, De Negri, Victor Juliano |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Unknown |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 209 p.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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