Análise de vibração torcional do sistema de transmissão de uma turbina eólica

Abstract

Este trabalho tem o intuito de apresentar uma análise do comportamento dinâmico do sistema de transmissão eletromecânico de uma turbina eólica frente a presença de vi- bração torcional. Os principais componentes que constituem um aerogerador, são: Rotor, Caixa multiplicadora e Gerador elétrico. Inicialmente, uma introdução acerca dos aero- geradores e seu funcionamento é apresentada. Em seguida é elaborada uma modelagem matemática linear aproximada dos seus principais componentes, de maneira individual. Após isto, uma modelagem matemática completa do sistema é implementada em lin- guagem computacional para a realização de simulações numéricas, levando em conta as diferentes condições de funcionamento as quais o aerogerador é exposto em campo, com fins de validação do modelo matemático. Em um primeiro momento, o comportamento dinâmico é avaliado sob condições de rigidez constante, através da análise dos resultados de deslocamento e velocidade an- gular dos componentes mecânicos, além da potência ativa e a corrente eficaz gerados pelo sistema. Os resultados apresentados são compatíveis tanto com a literatura quanto com aqueles obtidos em bancada pelos ensaios experimentais realizados por Oliveira (2018). Posteriormente, é agregado ao modelo condições de rigidez variável que pode simular efeitos de desgaste dos componentes, dando origem a um sistema não linear. Novamente é feita uma avaliação numérica cujos resultados são comparados àqueles obtidos com o primeiro modelo. A análise comparativa entre os resultados dos modelos, mostrou que as engrenagens solar e planetária dos trens epicicloidais, apresentam um comportamento não-periódico frente a presença de rigidez variável. Além disto, os componentes mecânicos, sob variação da rigidez, experimentam um intervalo de tempo maior até estabilizar suas velocidades angulares. Foi possível ainda constatar um aumento na potência ativa e corrente eficaz do sistema e uma redução dos valores que quantificam as frequências naturais. Contudo, os resultados da simulaçao numérica frente à efeitos de vibração torcional foram validados com aqueles obtidos por meio de experimento em bancada.