Análise dinâmica do sistema de transmissão eletromecânica de uma turbina eólica

Abstract

O presente trabalho apresenta a modelagem matemática dos três principais componentes do sistema de transmissão eletromecânica de uma turbina eólica: o rotor, a caixa multiplicadora e o gerador elétrico. Primeiramente, é apresentada uma introdução geral sobre o funcionamento de aerogeradores, apresentando todos os seus componentes, assim como suas respectivas funções. Em seguida, os modelos matemáticos do rotor, da caixa de transmissão e do gerador são mostrados e explicados com base na teoria acerca do assunto. Nessa primeira etapa, a modelagem de cada elemento é tratada separadamente, de forma que a dinâmica dos demais componentes, excluindo o estudado no modelo em específico, é simplificada. Simulações numéricas são realizadas utilizando o programa Matlab com o intuito de validar os modelos apresentados e a implementação computacional realizada. Por fim, o modelo completo, englobando a dinâmica dos três componentes do sistema de transmissão, é elaborado, e análises numéricas são realizadas para diferentes velocidades de vento. ____________________________________________________________________________ ABSTRACT

This work presents mathematical models of the three main components of a wind turbine electro-mechanical transmission system: the rotor, the gearbox and the generator. First of all, a general introduction about how wind turbines work is presented, providing detailed information of its components and their functionality. Then, the mathematical models of the rotor, of the gearbox, and of the generator are discussed and a further explanation of each is given based on theories of the subject matter. The first part of this paper considers each model individually, such that the dynamics of other elements except the specific one studied on the model are simplified. Numerical simulations are performed using the Matlab software in order to validate the presented models and computational implementation performed. Finally, the fully-complete model, which includes the dynamics of the three transmission system components, is developed and numerical analyses are done for different wind speed conditions.