LE VENT : UNE ENERGIE QUE LE MONDE REDECOUVRE INTRODUCTION. Comparée à d autres pays européens, la France a très peu développé, durant le dernier quart de siècle, la production d énergie électrique à partir de l énergie éolienne. Les raisons essentielles de ce choix ont certainement été la priorité donnée au nucléaire, un coût de production relativement élevé et un manque d affinité culturelle certain pour les énergies nouvelles. Aujourd hui, il semble que «le vent tourne» : Les préoccupations environnementales occupent le devant de la scène politique internationale et les gouvernements, qui se sont engagés à promouvoir «un développement durable pour la planète», encouragent le développement des énergies renouvelables. Les progrès techniques réalisés dans la conception et la réalisation des aérogénérateurs (amélioration des rendements) alliés à l industrialisation de la production (fabrication en série) ont fait baisser sensiblement le prix de revient de l électricité éolienne. D après l association européenne de l énergie, le coût de production du kwh éolien varie aujourd hui, selon la fréquence des vents, les sites d implantation et les technologies retenues, entre 4 et 7 centimes d euro. On approche ainsi du seuil de compétitivité économique. Les nuisances liées à l implantation d une éolienne (bruit, perturbations radioélectriques, impact sur le paysage, etc.) ont été considérablement minimisées. C est dans ce contexte, ou l éolien a atteint un niveau de faisabilité et de crédibilité qui en fait une énergie complémentaire d avenir, que le gouvernement français a lancé, en février 1996, le programme EOLE 2005. Destiné à favoriser l exploitation progressive du potentiel éolien national, ce programme, piloté par le Ministère de l Industrie, l Agence de l Environnement et de la Maîtrise de l Energie (ADEME) et EDF prévoit, le développement de centrales éoliennes raccordées au réseau électrique, pour une puissance totale équivalente à 500 MW à l horizon 2005. - PR 1 -
CARACTERISATION DU POTENTIEL EOLIEN. Classé au deuxième rang européen derrière le Royaume-Uni, la France dispose de nombreux «gisements éoliens», principalement en Bretagne, sur les côtes de la Manche et dans le Roussillon. Les cartes ci-dessous donnent une image de l importance des potentiels éoliens européen et français : Carte des vents en Europe : Carte des vents en France : - PR 2 -
LE PARC EOLIEN DE PLOUARZEL Le parc éolien de PLOUARZEL, d une puissance totale de 3,3 MW, appartient à la première tranche du programme de développement EOLE. Sa réalisation a nécessité un investissement total de 3,4 millions d euros. Initié par le conseil municipal de PLOUARZEL en 1994, le projet a finalement été retenu dans le cadre du programme EOLE 2005 en octobre 1997. Sa réalisation et son exploitation ont été confiées à la société «LA COMPAGNIE DU VENT». L ouvrage, dont la construction a durée six mois, a été mis en service le 30 octobre 2000 et inauguré le 2 février 2001. Les grandes étapes du projet : - PR 3 -
Caractéristiques techniques du parc : Implantation : Le parc éolien est implanté à la pointe du Nord Finistère, face aux vents dominants : Vent dominant Production annuelle : La production annuelle du parc est de l ordre de 9,8 millions de kwh, pour une puissance totale de 3,3 MW. Cette production correspond à l équivalent de la consommation électrique des 4000 habitants des communes de Plouarzel et Lampaul-Plouarzel. Constitution : Le parc est constitué de cinq éoliennes tripales de type VESTAS V47-660kW. Caractéristiques dimensionnelles VESTAS V47-660 Hauteur de la tour : 38,4 mètres ; Tour tubulaire en acier : O base : O tête : 3 mètres 2 mètres Masse : tour : nacelle : rotor : 28,9 tonnes, 20,4 tonnes, 7,2 tonnes. - PR 4 -
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE L EOLIENNE VESTAS V47-660 kw Quand le vent se lève, le calculateur (1), grâce à la girouette (2) située à l'arrière de la nacelle, commande aux moteurs d'orientation (3) de placer l'éolienne face au vent. Les trois pales (4) sont mises en mouvement par la seule force du vent. Elles entraînent avec elles l'axe lent (5), le multiplicateur (6), l'axe rapide (7) et la génératrice asynchrone (8). Dès que la vitesse du vent est suffisante (15 km/h), l'éolienne peut être couplée au réseau. Les pales tournent alors à environ 30 tours par minute et entraînent la génératrice à 1515 tours par minute. Cette vitesse de rotation restera constante tout au long de la période de production. Lorsque la vitesse du vent atteint 50 km/h, l'éolienne fournit sa puissance nominale. La génératrice délivre alors un courant électrique alternatif à la tension de 690 volts dont l'intensité varie en fonction de la vitesse du vent. Ainsi, lorsque la vitesse du vent croît, la portance s'exerçant sur les pales augmente et la puissance délivrée par la génératrice s'accroît. Pour des vitesses de vent supérieures à 50 km/h, la puissance est maintenue constante en réduisant progressivement la portance des pales. L unité hydraulique (9) régule la portance en modifiant l'angle de calage des pales qui pivotent sur leurs roulements (10). Lorsque la vitesse du vent dépasse 90 km/h, les pales sont mises en drapeau (parallèles à la direction du vent) et leur portance devient quasiment nulle. L éolienne cesse alors de tourner : elle ne produit plus d'électricité. Tant que la vitesse du vent reste supérieure à 90 km/h, le rotor tourne «en roue libre» et la génératrice est déconnectée du réseau. Dès que la vitesse du vent diminue, l éolienne se remet en production. Toutes ces opérations sont entièrement automatiques et gérées par ordinateur. En cas d'arrêt d urgence, un frein à disque (11) placé sur l'axe rapide permet de mettre l'éolienne en sécurité. Au pied de chaque éolienne, un transformateur convertit la tension de 690 volts en 20000 volts, tension du réseau national d'électricité de France sur lequel toute l'électricité produite est déversée. - PR 5 -
AUTOMATISME DE POSITIONNEMENT DE LA NACELLE Pour obtenir un rendement optimal de l éolienne, il est indispensable que le «disque éolien» (surface virtuelle définie par la rotation des pales) soit constamment perpendiculaire à la direction du vent. A défaut, la puissance disponible en sortie du générateur diminue rapidement et des vibrations, néfastes à la longévité de l aérogénérateur, risquent d apparaître. Les éoliennes VESTAS sont équipées de nacelles orientables, dotées d un dispositif de régulation automatique dont la fonction est de maintenir en permanence le disque éolien face au vent. axe direction du vent 11 0 axe direction de la nacelle Avant intervention de la régulation Après intervention de la régulation L information relative à la direction du vent est délivrée «en continu» au dispositif de régulation par une girouette associée à un codeur de position. L unité centrale stocke ces informations puis calcule, toutes les 30 secondes, l angle de décalage moyen entre l axe du rotor et la direction du vent. La décision de régulation est alors élaborée par le calculateur qui pilote les deux moteurs chargés d aligner l axe de la nacelle avec la direction moyenne du vent. Schéma fonctionnel de la boucle de régulation de position : girouette n Entrées logiques n µp E1 E1 - E2 + - E2 différentiateur décodage gray binaire et stockage pendant 30s angle de décalage moyen nacelle angle de décalage souhaité orientation axe nacelle / sens du vent - + Commande TOR à hystérésis consigne de décalage axe nacelle / direction du vent Sorties logique µp Interfaces de puissance orientation de la nacelle moteurs rotation nacelle face au vent N.B. Lors du fonctionnement de l éolienne, la nacelle, en s alignant sur la direction du vent, peut effectuer plusieurs tours sur elle même. Pour éviter le phénomène de vrillage des câbles dans la tour et le sectionnement qui en résulterait, deux capteurs inductifs de proximité détectent les mouvements de la nacelle. Ces détecteurs permettent au système de contrôler le nombre de tours (noté CPT), réalisés par la nacelle lors du fonctionnement. Au delà de 3 tours maximum en fonctionnement normal et systématiquement lors toute «mise en marche» de l éolienne, la nacelle est automatiquement repositionnée à «CPT = 0». - PR 6 -
AUTOMATISME DE REGULATION DE PUISSANCE Sous l action du vent, les pales sont soumises à deux forces : la portance et la traînée. La puissance «mécanique» transmise au rotor par les pales de l éolienne est proportionnelle à la portance. P Vent T Plan de rotation du rotor Dès 50 km/h, l'éolienne fournit sa puissance nominale. Pour des vitesses de vent supérieures, la puissance transmise au rotor risquerait de devenir destructrice, aussi est-elle maintenue constante par réduction progressive de la portance. La modification de la portance est obtenue par action sur l angle d inclinaison des pales. Plus l angle d inclinaison est important, plus la surface de contact (Sc) du vent sur la pale sera faible A vent constant, la diminution de la surface de contact Sc entraîne une baisse de la portance. A vent forcissant, la diminution de la surface de contact permet de maintenir une portance constante et donc un couple quasi constant (C ~ F.R). La vitesse de rotation étant constante, la puissance reste également constante. Les schémas et graphiques ci-dessous mettent en évidence le principe de la régulation Vent de 50 km/h Vent de 65 km/h Vent de 80 km/h Plan de rotation F F F SC1 SC2 SC3 - PR 7 -
Variation de la puissance utile en fonction de l angle d inclinaison des pales Puissance utile en KW 0 P Vent en m.s -1 25 20 15 10 5 0 V Angle d'inclinaison Pu en Kw Angle d'inclinaison en degré Pour des vitesses de vent supérieures à 90 Km/h, la régulation par variation de la portance des pales n est plus efficace. Les pales sont alors mises en drapeau, la génératrice électrique joue momentanément le rôle de frein puis l éolienne est découplée du réseau. En ultime secours, un frein à disque monté sur l arbre rapide entre en action pour immobiliser le rotor de l aérogénérateur. Schéma fonctionnel de la boucle de régulation de puissance : anémomètre tensions courants 6 E1 E1-E2 + - E2 différentiateur entrée logique µp 6 entrées analogiques µp Consigne de puissance comptage des impulsions pendant 1min calcul de la puissance électrique puissance générateur + - puissance modifiée calcul de la vitesse moyenne du vent estimation des vitesses de vent possibles Correcteur PID automate v max vmin contrôle de la qualité de l'information vitesse du vent : elle doit être dans la fourchette d'estimation (vmin<vmesuré<vmax) Sortie analogique µp Vanne hydraulique vitesse moyenne du vent validée orientation des pales modifiée générateur arrêt / marche Traitement des vents excessifs mise en drapeau des pales moteur hydraulique La mesure de la vitesse du vent est réalisée par un anémomètre non directionnel, associé à un générateur d impulsions. La qualité et la fiabilité de cette mesure sont essentielles puisque la vitesse du vent est à l origine du déclenchement de la majorité des procédures d arrêt de fonctionnement de l éolienne. Pour éviter tout risque d arrêt intempestif, l information vitesse est moyennée pendant quelques secondes puis corrélée avec d autres paramètres permettant de valider le bon fonctionnement de l anémomètre ( puissance fournie par le générateur et orientation des pales) avant d être utilisée par le calculateur de l unité centrale. - PR 8 -
GENERATRICE ASYNCHRONE. La génératrice électrique de l éolienne est une machine asynchrone de type INDAR, dont la construction s apparente à celle d une machine à rotor bobiné. Sa facilité d accrochage sur le réseau, sa robustesse et l absence de contact tournant lui confèrent des avantages déterminants pour ce type d application. Caractéristiques techniques : Puissance 660 kw Indice de protection IP 54 Tension nominale 690 V Fréquence 50 Hz Nombre de pôles 4 Facteur de puissance 0,88 Rendement 96,5 % Courant nominal 628 A Courant à vide 215 A Pertes fer 4000 W Pertes mécanique 3000 W Vitesse de rotation 1515 tr.min -1 < n < 1650 tr.min -1 Le procédé OPTISLIP : La régulation de la puissance utile de l aérogénérateur est obtenue par action sur l angle d inclinaison des pales. Cette régulation mécanique, dont le temps de réaction est estimé à huit secondes minimum, est parfaitement adaptée à des variations lentes de la vitesse du vent. Pour limiter les fluctuations de puissance électrique liées aux variations rapides (fortes rafales, turbulences dues au passage des pales devant la tour, etc.), le constructeur a équipé ses éoliennes du dispositif de régulation électronique OPTISLIP qui permet, par modification de la valeur de la résistance rotorique, d obtenir une puissance de sortie de la génératrice la plus constante possible. - PR 9 -
SCHÉMA ÉLECTRIQUE ÉOLIENNE VESTAS V47-660 kw - PR 10 -
A1 DIMENSIONNEMENT DE L'EOLIENNE Objectifs de l'étude : Déterminer les caractéristiques d'entrée et de sortie de la chaîne de transmission de puissance. Exploiter une documentation technique pour dimensionner un composant. Tracer et commenter une caractéristique de puissance. A1.1 ANALYSE DE LA DOCUMENTATION TECHNIQUE La transmission de puissance entre l'éolienne et la génératrice électrique peut être schématisée de la manière suivante : D'après les informations fournies dans le descriptif général de l éolienne, COMPLETER le schéma proposé en indiquant : le nom des éléments A et B, les vitesses minimale et maximale du vent en phase de production d énergie électrique, la tension de sortie du générateur, la fréquence de rotation de l'arbre rapide pour les conditions nominales de fonctionnement (vitesse de vent de 50 km/h). A1.2 ETUDE DE LA PUISSANCE MÉCANIQUE D'ENTRÉE La puissance électrique désirée (puissance nominale utile) est de 660 kw, pour une vitesse de vent de l ordre de 50km/h. Le rendement mécanique de l ensemble (r m ), est estimé à 90% et le rendement de la conversion de l'énergie mécanique en énergie électrique r e est estimé à 96% EN DEDUIRE la puissance mécanique disponible sur l'arbre lent de l'aérogénérateur. - A 1 -
A1.3 DIMENSIONNEMENT DU DISQUE ÉOLIEN Des essais en soufflerie permettent de définir, pour un profil de pale considéré et une commande d asservissement associée, un coefficient de puissance Cp caractéristique de chaque éolienne. Ce coefficient Cp permet de déterminer la puissance disponible sur l'arbre de l'aérogénérateur par application de la relation suivante, issue de la loi de Betz : Pmécanique disponible = 1 2 C p ρ S v 3 où : C p = coefficient de puissance ρ = masse volumique de l'air en kg.m -3 = 1,225 S = surface du disque éolien en m 2 v = vitesse du vent en m.s -1 N.B la surface du disque éolien est la surface circulaire générée par la rotation des pales. En fonction de la courbe caractéristique de notre éolienne (voir DTA1) : DETERMINER la surface que doit avoir le disque éolien qui, sous l action d un vent de 50 km/h, permet de disposer de la puissance mécanique nominale calculée précédemment. CALCULER le diamètre du disque éolien de l'aérogénérateur. A1.4 CARACTÉRISTIQUE DE PUISSANCE. Pour la suite de l étude, on prendra un diamètre de disque éolien égal à 47 m. CALCULER la puissance mécanique disponible pour des vitesses de vent égales à 5 ms -1, 10 ms -1, 15 ms -1, 20 ms -1 et 25 ms -1. TRACER, à l aide des valeurs précédentes, le graphe de P = f(v) COMMENTER l allure générale de cette caractéristique. CONCLURE - A 2 -
A2 ETUDE DE LA TRANSMISSION DE PUISSANCE Objectifs de l'étude : Déterminer les caractéristiques d'un constituant d'une chaîne cinématique Valider le choix d'un composant A2.1 RAPPORT DE TRANSMISSION. DEDUIRE des informations contenues dans le document de présentation du principe de fonctionnement de l éolienne (PR 5) l ordre de grandeur du rapport de transmission entre l arbre lent et l'arbre rapide de la génératrice. A2.2 VALIDATION DU CHOIX DU MULTIPLICATEUR. La transmission du mouvement entre l'arbre lent, lié aux pales, et l'arbre rapide, lié à la génératrice, est réalisée par un multiplicateur épicycloïdal (voir documentation technique DTA2 figure 1). Ce multiplicateur (figure 1) est composé : d'un arbre 1 «dit arbre lent» lié aux pales (planétaire d'entrée) ; d'un satellite 2 ; d'un arbre 3 «dit arbre rapide» lié à la génératrice (porte-satellite) ; d'un planétaire 0 lié au carter. Sur la figure 1, on peut lire les liaisons suivantes : pivot entre l'arbre 1 et l'arbre 3 ; pivot entre l'arbre 3 et le carter 0 coaxial avec le précédent ; pivot entre le satellite 2 et le porte-satellite 3. A2.2.1 Calcul du rapport de multiplication La détermination du rapport d'un multiplicateur épicycloïdal ne peut pas être réalisée directement, en appliquant la relation correspondant aux transmissions par engrenages à axes fixes. Pour ce type de transmission, le calcul s effectue en deux étapes distinctes : La première étape consiste à effectuer les calculs dans un repère d'observation selon lequel les axes des pivots sont fixes. La seconde étape consiste à retranscrire le résultat ainsi obtenu dans un repère lié au carter. - A 3 -
Application : CALCULER le rapport de transmission ω 0/3 /ω 1/3. Le repère d'observation dans lequel les axes des pivots sont fixes est le repère lié à 3 (voir documentation technique DTA2 / figure 2). En DEDUIRE le rapport de multiplication dans le repère lié au carter 0 (ω 3/0 / ω 1/0 ) en appliquant les relations de composition des vitesses angulaires pour des axes parallèles : ω 1/3 = ω 1/0 + ω 0/3 = ω 1/0 ω 3/0 ω 0/3 = ω 3/0 A2.2.2 Interprétation des résultats INDIQUER si l'arbre 3 et l'arbre 1 tournent dans le même sens ou en sens inverse. JUSTIFIER votre réponse. La fréquence de rotation de la génératrice est fixée à 1515 tr.min -1. DEDUIRE des calculs précédents la fréquence de rotation réelle des pales en utilisant un tel multiplicateur. Conclure sur l adaptation du multiplicateur à l utilisation. - A 4 -
A3 ETUDE DU DEMARRAGE Objectifs de l'étude : Déterminer le comportement de l'éolienne lors de son démarrage Pendant cette phase on fait l'hypothèse que l arbre lent de l'aérogénérateur est soumis de part le vent à un couple constant de 2000 Nm, qu il n'est pas couplé au réseau EDF et que les résistances passives sont équivalentes à 200 Nm. A3.1 DÉTERMINATION DE L'INERTIE DU ROTOR. Chaque pale est assimilée à une barre homogène, de section constante, de longueur l et de masse m = 2000 kg. Le disque éolien est de diamètre 47 m. On rappelle que pour une barre homogène on a : avec : M l I = 2 et Gz 12 M l I = 2 Oz 3 DETERMINER l'inertie de chaque pale par rapport à l'axe de rotation de l'arbre «lent». CALCULER l'inertie totale du rotor par rapport à son axe, en négligeant l'inertie du moyeu. A3.2 DÉTERMINATION DE LA DURÉE DU DÉMARRAGE DETERMINER l'accélération angulaire de l axe «lent» dans les conditions imposées. CALCULER le temps mis par l éolienne pour atteindre, depuis l arrêt, la vitesse de couplage au réseau (29 tr.min -1 ). - A 5 -
A1 DIMENSIONNEMENT DE L'EOLIENNE A1.1 Analyse de la documentation technique. Caractéristiques de la production électrique : Vitesse minimale du vent :. Vitesse maximale du vent :. A1.2 Puissance mécanique d entrée : P =.. P =.. A1.3 Dimensionnement du disque éolien Surface du disque éolien : S =. S =. Diamètre du disque éolien : D =.. - DR A1 -
A1.4 Caractéristique de puissance Calcul de la puissance mécanique : Vent 5 m.s -1 P1 :.. Vent 10 m.s -1 P2 :.. Vent 15 m.s -1 P3 :.. Vent 20 m.s -1 P4 :.. Vent 25 m.s -1 P5 :.. Graphe de P = f(v) : P Commentaires : - DR A2 -
A2 ETUDE DE LA TRANSMISSION DE PUISSANCE A2.1 Ordre de grandeur du rapport de transmission K =.. A2.2 Validation du choix du multiplicateur A221 Calcul du rapport de multiplication Multiplicateur à axes fixes : Rapport de transmission : ω 0/3 /ω 1/3. =. ω 0/3 /ω 1/3. = Multiplicateur épicycloïdal : Rapport de transmission : ω 3/0 /ω 1/0 =.. ω 3/0 /ω 1/0 = A222 Interprétation des résultats Sens de rotation : Fréquence réelle de rotation des pales : Valeur réelle du rapport :... Conclusion : - DR A3 -
A3 ETUDE DU DEMARRAGE 3.1 Détermination de l'inertie du rotor Inertie de chaque pale par rapport à l axe de rotation de l arbre «lent»:..... Inertie du rotor par rapport à son axe de rotation :..... Inertie totale du rotor =. A3.2 Détermination de la durée du démarrage Détermination de l accélération angulaire de l arbre «lent» :.. Accélération angulaire =.. Temps de couplage =. Temps de démarrage = Commentaires :........ - DR A4 -
COEFFICIENT DE PUISSANCE DE L AEROGENERATEUR Cp 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0 V m.s -1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 - DT A1 -
Figure 1 : Modélisation du multiplicateur épicycloïdal Figure 2 : Modélisation du multiplicateur à axes fixes - DT A 2 -
Objectifs généraux de l'étude : Etudier l anémomètre et la girouette. Justifier, choisir les capteurs et actionneurs intervenant dans les régulations associées à la direction et à la vitesse du vent. Etudier le raccordement des différents éléments B1 ETUDE FONCTIONNELLE B1.1 Contrôle de l orientation de la nacelle : Quelle raison essentielle justifie l asservissement de la position de la nacelle à la direction du vent? Le maintien de la puissance nominale de l éolienne. La suppression des phénomènes vibratoires La garantie de la sécurité du système B1.2 Gestion de l angle d inclinaison des pales de l aérogénérateur: Quelle raison principale justifie le contrôle de la portance des pales par un dispositif de régulation? Le maintien de la puissance nominale de l éolienne La suppression des vibrations La garantie de la sécurité du système B1.3 Mesure de la vitesse du vent. Quelle raison principale justifie la mesure permanente de la vitesse du vent? Le maintien de la puissance nominale de l éolienne La suppression des vibrations La garantie de la sécurité du système - B 1 -
B2 ETUDE DE L ANEMOMETRE L anémomètre est constitué d un «capteur à godets» qui entraîne en rotation un codeur incrémental. A partir des impulsions générées par ce dispositif, l unité centrale détermine la vitesse instantanée du vent toutes les 3 secondes et la vitesse moyenne toutes les minutes. Ce sont ces valeurs qui sont ensuite comparées aux «valeurs de consigne». Caractéristiques techniques : Capteur à roue à godet multidirectionnel Précision : meilleure que 2% Linéarité : meilleure que 1% Gamme de vitesses mesurées : 0 m.s -1 à 55 m.s -1 Vitesse max. supportée 65 m.s -1 Résolution : 10 impulsions par tours Alimentation 12 24V DC B2.1 Exploitation de la documentation constructeur Le constructeur fournit les courbes de qualification de l anémomètre (voir DT B9). CITER trois caractéristiques techniques directement vérifiables sur les courbes. JUSTIFIER vos réponses. DETERMINER la vitesse du vent lorsque l anémomètre tourne à 3000 tr.min -1. B2.2 Elaboration de la loi de réponse du capteur On se propose d exprimer la relation qui, programmée au niveau du calculateur, permettra de déterminer la vitesse effective du vent à partir du comptage des impulsions délivrées par le capteur. INDIQUER, à partir des données fournies par le constructeur (voir DT B9), la relation entre la vitesse du vent Vr et la vitesse de rotation n de l anémomètre. En DEDUIRE la relation entre la vitesse du vent Vr et le nombre d impulsions Nc délivrées en une minute par le codeur. CALCULER la vitesse du vent si le codeur génère 12 500 impulsions en une minute. VERIFIER graphiquement votre résultat. CONCLURE. - B 2 -
B3 ETUDE DE LA GIROUETTE La girouette est constituée d'une dérive qui, en s'alignant sur la direction du vent, entraîne en rotation un codeur absolu : ce dernier fournit un code binaire, image de l'angle que fait la dérive avec une position de référence (axe de la nacelle pour un angle égal à 0 ). Pour tout décalage supérieur à ± 2, la nacelle est réalignée. Caractéristiques techniques de l information délivrée: Précision de la girouette : meilleure que 1,5, Niveau de sortie compatible avec les entrées automate (24 Vcc) Codeur E6CP-AG5C B3.1 Choix du codeur : JUSTIFIER le choix du codeur retenu par l analyse des critères «tension» et «résolution» (voir DT B1). B3.2 Conversion GRAY-BINAIRE Le code choisi pour émettre la valeur binaire est le code GRAY et le constructeur propose une structure de décodage GRAY / BINAIRE naturel. A partir du schéma logique du circuit de conversion GRAY-BINAIRE représenté sur le DT B3, DONNER l'équation logique de la sortie 2 4. En DEDUIRE l équation générale d'une sortie binaire de rang n. Remarque : on notera Bit B 2 n le bit de poids 2 n du nombre codé binaire et Bit G 2 n le bit de poids 2 n du nombre codé gray ; on traitera la conversion avec V in =0. DETERMINER le nombre binaire correspondant au code gray : 00010110 B3.3 Raccordement du capteur : Le capteur est relié à l UC par une liaison série et la transmission s effectue par l intermédiaire d une platine RS485 raccordée à l embase du codeur COMPLETER, à l aide du document technique DT B2, le plan de câblage du codeur à l embase. INDIQUER la couleur des fils du capteur dans la zone encadrée prévue à cet effet - B 3 -
B4. ETUDE DU DISPOSITIF ANTI-VRILLAGE. Lors d un fonctionnement normal de l éolienne, la nacelle, en s alignant sur la direction du vent, peut potentiellement être amenée à effectuer plusieurs tours sur elle même. Pour éviter le phénomène de vrillage des câbles dans la tour de l éolienne et le sectionnement qui en résulterait, deux capteurs inductifs de proximité détectent les mouvements de la nacelle. Ces détecteurs permettent au système de contrôler le nombre de tours (noté CPT), réalisés par la nacelle lors du fonctionnement. A partir de cette information, au delà de 3 tours maximum en fonctionnement normal ou systématiquement lors toute «mise en marche» de l éolienne, la nacelle est automatiquement repositionnée à «CPT = 0». Caractéristiques des capteurs : Capteurs 3 fils pré-câblés non blindés Alimentation en 24 Vcc ; Distance de détection 10 mm ; Type NPN et contact NO : sortie à collecteur ouvert. Les capteurs sont raccordés en parallèle A partir des informations données ci-dessus et des documents techniques DT B4 à DT B6 : B4.1 DONNER la référence des capteurs inductifs OMRON adaptés à l utilisation. B4.2 INDIQUER les caractéristiques dimensionnelles minimales que devra avoir la pièce en acier doux qui servira à la détection de la rotation. B5 RACCORDEMENT DES CAPTEURS ET ACTIONNEURS Les moteurs de rotation de la nacelle sont commandés simultanément par le même contacteur. Deux contacteurs permettent de fonctionner dans les deux sens de rotation. Les moteurs sont protégés par relais thermique et les sécurités électriques habituelles sont câblées. En cas de non fonctionnement du dispositif de repositionnement automatique à CPT = 0, une protection spécifique câblée est réalisée par un détecteur 5 tours : cette commande interdit tout mouvement de la nacelle lorsqu'elle a été activée (intervention opérateur nécessaire) - B 4 -
Tableau d adressage partiel des interfaces E/S de l UC. Nom Repère Nature Raccordement E/S Détecteur de proximité Sct1 Sct2 inductifs ID06 Anémomètre Sv Codeur incrémental ID16 Contacteur Droit nacelle Contacteur Gauche nacelle K100 K101 OD05 OD06 En fonction des données ci-dessus et de la documentation technique : B5.1 COMPLETER le schéma de branchement du codeur incrémental de l anémomètre et des capteurs inductifs. B5.2 COMPLETER le schéma de puissance des moteurs de rotation de la nacelle. B5.3 REALISER le schéma de commande correspondant à la mise en rotation de la nacelle. B6. GRAFCET DE REGULATION DE L ORIENTATION DE LA NACELLE. Ces GRAFCET ne concernent que la gestion des mouvements d alignement de l axe de la nacelle avec la direction du vent. La structure hiérarchique mise en place est la suivante : GCOND GALN GDNV Les GRAFCET dialoguent par synchronisations d étapes. Les sécurités qui concernent les modes d arrêt d urgence ne sont pas abordées à ce niveau de hiérarchie. Les sécurités de fonctionnement normal (anti-vrillage 3 tours) sont gérées. B6.1 COMPLETER les réceptivités qui assurent la synchronisation des GRAFCET entre eux. B6.2 Dans le GRAFCET «GDNV», INDIQUER combien de fois la boucle 2022-2023 est parcourue. JUSTIFIER votre réponse. - B 5 -
B1 ETUDE FONCTIONNELLE B1.1 Contrôle de l orientation de la nacelle. Répondre en ne cochant qu une seule case à chaque question Quelle raison essentielle justifie le contrôle de l alignement de l axe de la nacelle avec la direction du vent? Le maintien de la puissance nominale de l éolienne La suppression des vibrations La garantie de la sécurité du système... B1.2 Gestion de l angle d inclinaison des pales. Quelle raison justifie le contrôle de la portance des pales? Le maintien de la puissance nominale de l éolienne La suppression des vibrations. La garantie de la sécurité du système B1.3 Mesure de la vitesse du vent. Quelle raison justifie la mesure permanente de la vitesse du vent? Le maintien de la puissance nominale de l éolienne La suppression des vibrations.. La garantie de la sécurité du système B2 ETUDE DE L ANEMOMETRE. B2.1 Exploitation de la documentation constructeur. Caractéristiques de l anémomètre et justification du choix : Caractéristique 1 :.. Justification :.. Caractéristique 2 :.. Justification : Caractéristique 3 :.. Justification :. Vitesse du vent : - DR B 1 -
B2.2 Elaboration de la loi de réponse du capteur. Relation Vr = f(n) : Relation Vr = f(nc) : Vitesse du vent : Vérification graphique, conclusion : B3 ETUDE DE LA GIROUETTE B3.1 Choix du codeur. Critère tension : Critère résolution: B3.2 Conversion GRAY-BINAIRE Equation logique : Application : 0 0 0 1 0 1 1 0........ - DR B 2 -
B3.3 Raccordement du capteur de position au bornier X1 : Borne signal 1 Vcc 2 2 0 3 2 1 4 2 2 5 2 3 6 2 4 7 2 5 8 2 6 9 2 7 10 0 Bornier X1 B4 ETUDE DU DISPOSITIF ANTI-VRILLAGE B4.1 Référence complète du capteur choisi : B4.2 Caractéristiques de la pièce à détecter : - DR B 3 -
B5 RACCORDEMENT DES CAPTEURS ET ACTIONNEURS Question B5.1 : Branchement du codeur incrémental et des capteurs inductifs 230V 24V~ Sct1 marron noir bleu +24V ID01 ID02 ID03 ID04 ID05 ID06 ID07 ID08 0V OD01 COM OD02 OD03 COM OD04 5 tr Str Sct2 marron noir bleu Sv A B C D E +24V ID11 ID12 ID13 ID14 ID15 ID16 ID17 ID18 0V +24V IA21 IA21 IA22 IA22 IA23 IA23 IA24 IA24 0V OD05 COM OD06 OD07 COM OD08 OD11 OD11 OD12 OD12 OD13 OD13 Question B5.3 Question B5.2 L1 L2 conditionneur et transmetteur de mesures isolées I1 I2 I3 Q8 K700 L3 W580A W580O F34 conditionneur et transmetteur de mesures isolées F64 W85 K501 U12 U23 U31 W580E W580H G 3 M140A M 3 M140B M 3 - DR B 4 -
B6 REGULATION DE L ORIENTATION DE LA NACELLE B.6.1 : Compléter les réceptivités : GRAFCET ALIGNEMENT AXE NACELLE DIRECTION DU VENT : GALN 200 201 CPT<0 CPT>0 tourner la nacelle tourner la nacelle vers la gauche vers la droite 2021 2022 lecture code girouette et conversion GRAY- BINAIRE CPT=0 conversion faite 202 calcul du décalage moyen axe nacelle direct du vent 2023 stockage du décalage axe nacelle - direct du vent t/x2023/1s t/x202/30s et déc > 2 et déc < -2 2024 calcul du décalage moyen axe nacelle - direct du vent tourner la nacelle 203 vers la gauche 204 tourner la nacelle vers la droite calcul fait déc = 0 déc = 0 2025 CPT < 3 205 206 CPT > 3 Alarme nombre de tours demande d'arrêt arrêt obtenu GRAFCET CALCUL DU DECALAGE MOYEN AXE NACELLE DIRECTION DU VENT : GDNV B6.2 GRAFCET GDNV : GRAFCET DE CONDUITE : GC 20 Validation départ par grafcet de sécurité 21 préparation mise en route : contrôles normaux et préchauffage fin préparation et marche réglages fin préparation et marche auto 22 autoriser la marche de réglage 23 préparation mise en route auto : déroulement câble nacelle et premier alignement fin de la marche réglages 24 connexion du générateur mise en régulation connexion réalisée 23 fonctionnement normal 26 arrêt normal arrêt de la régulation déconnexion du générateur déconnexion réalisée arrêt normal et arrêt sécurité nombre de tours arrêt de la régulation 26 déconnexion du générateur déconnexion réalisée - DR B 5 -
Traduction wind : vent speed : vitesse cup : godet rpm : tr.min -1 output : sortie revolution : tour wheel : roue chopper : hacheur GRAPH
GRAFCET ALIGNEMENT AXE NACELLE DIRECTION DU VENT : GALN 200 201 ordre départ par grafcet de conduite CPT<0 CPT>0 tourner la nacelle tourner la nacelle vers la gauche vers la droite CPT=0 2021 2022 demande de calcul lecture code girouette et conversion GRAY- BINAIRE conversion faite 202 calcul du décalage moyen axe nacelle - direct du vent 2023 stockage du décalage axe nacelle - direct du vent t/x2023/1s t/x202/30s calcul terminé et déc > 2 tourner la nacelle 203 vers la gauche 204 déc = 0 calcul terminé et déc < -2 tourner la nacelle vers la droite déc = 0 2024 calcul du décalage moyen axe nacelle - direct du vent 2025 calcul fait CPT < 3 205 206 CPT > 3 Alarme nombre de tours demande d'arrêt fin de la demande de calcul GRAFCET CALCUL DU DECALAGE AXE NACELLE DIRECTION DU VENT : GDNV arrêt obtenu GRAFCET DE CONDUITE : GC 20 Ordre départ par grafcet de sécurité 21 préparation mise en route : contrôles normaux et préchauffage fin préparation et marche réglages fin préparation et marche auto 22 autoriser la marche de réglage 23 préparation mise en route auto : dévrillage câble nacelle et premier alignement complet fin de la marche réglages 24 préparation terminée connexion du générateur mise en régulation connexion réalisée 23 fonctionnement normal 26 arrêt normal arrêt de la régulation déconnexion du générateur arrêt obtenu arrêt normal et arrêt sécurité nombre de tours arrêt de la régulation 26 déconnexion du générateur arrêt obtenu
C MACHINE ASYNCHRONE Objectif de l étude : Etudier le comportement de la machine asynchrone en fonctionnement génératrice. Analyser le dispositif de connexion au réseau. Etudier le principe du dispositif «OPTISLIP». Le schéma équivalent monophasé de la génératrice asynchrone est donné cidessous: V1 R 1 X 1 I 2 X 2 R 2 /g X m Figure 1 avec : R 1 = 7,7789 mω résistance des enroulements du stator X 1 = 118,772 mω réactance de fuite du stator X m = 4,96566 Ω réactance magnétisante R 2 = 6,7439 mω résistance des enroulements du rotor X 2 = 0,105313 Ω réactance de fuite du rotor g = glissement (Ω s - Ω n ) / Ω s V1 = tension simple C.1. ETUDE DU GENERATEUR ASYNCHRONE. C.1.1 CALCULER la vitesse de synchronisme Ω s. PRECISER à quoi correspond cette vitesse et comment l obtenir sur la machine. PLACER Ω s sur la caractéristique T = f(ω). C.1.2 A partir de l allure de T = f(ω), DEDUIRE et TRACER celle de T = f(g). INDIQUER le quadrant correspondant au fonctionnement en génératrice. CALCULER le glissement nominal g n. PLACER g n sur la caractéristique T = f(g). C.1.3 COMPLETER le bilan de puissance de la génératrice. EXPLIQUER pourquoi les Pertes fers rotoriques ont pu être négligées dans ce bilan. - C1 -
C.1.4 On se propose de déterminer la vitesse du vent qui permet à la génératrice de compenser ses propres pertes et celles du multiplicateur dont le rendement est égal à 90 %. Compte tenu de la valeur de I 2, on négligera PFR et PJR. On donne : Puissance mécanique disponible = 281,2355.V 3 V = vitesse du vent CALCULER les pertes joules statoriques (PJS) et les pertes totales (PT) de la machine asynchrone. CALCULER les pertes dans le multiplicateur, en DEDUIRE la valeur des pertes totales (Pt 0 ) de l aérogénérateur. DEDUIRE des calculs précédents la vitesse du vent pour laquelle l éolienne va commencer à débiter sur le réseau. C.2. CONNEXION DE LA GENERATRICE AU RESEAU. C2.1 ETUDE DE LA FONCTION «CONNEXION» A partir du schéma électrique unifilaire de l éolienne VESTAS, REALISER le schéma multifilaire de la connexion de la génératrice au réseau. Vous ferez apparaître tous les éléments utiles et vous indiquerez leur repères respectifs ETABLIR une nomenclature des éléments présents dans votre schéma. Le constructeur utilise un gradateur à angle de phase dans le dispositif de connexion. PRECISER sur quelle grandeur électrique agit cet élément ainsi que sa fonction dans le dispositif C2.2 CHOIX DES THYRISTORS Conditions de fonctionnement : La machine fonctionne à son point nominal, l angle de retard à l amorçage des thyristors est nul (sin 180 ). On considère que la pointe d intensité qui peut apparaître lors du couplage de la machine au réseau n excède pas 10 ms et 10 fois le courant efficace de la machine. La tension maximale aux bornes d un thyristor bloqué est égale à 2 2 3 V,(V représente la tension simple du réseau). La documentation des thyristors est fournie (voir DT C1, DT C2 et DT C3). - C2 -
REPRESENTER l allure du courant dans un thyristor. CALCULER les valeurs moyenne et efficace du courant qui le traverse (on prendra I eff = 1,57 I moy). INDIQUER les principaux critères de choix de ce type de composant. Le thyristor choisi par le constructeur est un SKT431F10DS. VERIFIER que ce composant est adapté à l application. CALCULER, pour les conditions précisées, les pertes par conduction dans le thyristor (PTAV) En DEDUIRE la puissance maximale dissipée par les thyristors passants. DETERMINER, en rapport à la puissance nominale, le pourcentage représenté dans ces conditions par les pertes par conduction. PRECISER le rôle du contact K 700 situé en parallèle sur les thyristors. JUSTIFIER votre réponse. C2.3 PROTECTION DES COMPOSANTS PRECISER le rôle du circuit RC, branché en parallèle sur les thyristors. INDIQUER le rôle du dissipateur associé aux thyristors. CITER les paramètres à prendre en compte pour choisir cet élément. Dans notre cas d utilisation, le dissipateur peut-il être sous-dimensionné? JUSTIFIER votre réponse. C.3. ETUDE DU PROCEDE OPTISLIP La régulation de la puissance utile de l aérogénérateur repose sur le contrôle de la portance, obtenu par action sur l angle d inclinaison des pales. Le mécanisme de calage fait appel à un moteur hydraulique et le temps de réaction du dispositif est assez important. Il est estimé à huit secondes minimum. Si ce dispositif est parfaitement adapté à des variations lentes de la vitesse du vent il est trop beaucoup trop lent pour réagir aux fluctuations rapides (rafales, turbulences dues au passage des pales devant la tour, etc.). Ces variations sont également susceptibles d engendrer fluctuations de la vitesse de l éolienne et par conséquent, de la puissance électrique fournie (voir illustration cidessous). - C3 -
Pour limiter les fluctuations de la puissance électrique, le constructeur a équipé ses éoliennes d un dispositif de régulation électronique baptisé OPTISLIP qui permet, par modification de la valeur de la résistance rotorique, d obtenir une puissance de sortie de la génératrice la plus constante possible. C.3.1 ETUDE DE LA SOLUTION PROPOSEE PAR LE CONSTRUCTEUR CITER les avantages et les inconvénients de la machine à rotor bobiné par rapport à une machine asynchrone à cage. La variation de la puissance utile de la génératrice en fonction du glissement est fournie en annexe (voir DT C4). En considérant que la vitesse du vent est constante (g = constante = g n ) et que la génératrice débite sa puissance nominale (voir courbe 1) : INDIQUER ce qui advient si on double la valeur de la résistance rotorique. PRECISER ce que devient la puissance débitée par la génératrice si on ne change pas la valeur de la résistance R2, lorsque la vitesse du vent augmente rapidement et fait varier la vitesse de la génératrice. INDIQUER comment maintenir une puissance utile constante sachant que le contrôle des pâles n aura pas le temps de réagir. TRACER le trajet du point de fonctionnement. C.3.2 ETUDE DU PROCEDE OPTISLIP Pour des raisons évidentes de facilité de maintenance, on a placé directement sur le rotor de la machine une résistance dont on fait varier «électroniquement» la valeur par l intermédiaire d un hacheur. Pour les mêmes raisons, il n y a pas de bagues sur ce type de moteur et la commande du hacheur passe par l intermédiaire d un procédé de liaison optique. - C4 -
Le principe de la variation de la résistance rotorique est indiqué ci-dessous : Liaison optique I 2 I R R Bobinage Commutateur Hacheur Résistance αt T t ROTOR EXPLIQUER le rôle de chacun des éléments ci-dessus (sauf le bobinage). PRECISER pourquoi le hacheur doit impérativement être commandé par l intermédiaire de la liaison optique. ANALYSER l intérêt du procédé OPTISLIP compte tenu de l inertie du rotor et des contraintes mécaniques exercées sur le multiplicateur. - C5 -
C.1. ETUDE DU GENERATEUR ASYNCHRONE. C.1.1 Etude de Ω s T MOTEUR Ω GENERATRICE C.1.2 Etude du glissement : T (Nm) 4 1 0 1 g 3 2
C.1.3 Bilan de puissance Rotor Stator Puissance mécanique transmise Puissance de sortie Pu PFR PJS PFS : pertes fers statoriques PJS : pertes joules statoriques PJR : pertes joules rotoriques PFR : pertes fers rotoriques négligeables pm : pertes mécaniques Pa : puissance absorbée Pu : puissance utile Ωs : vitesse angulaire du champ statorique Ωr : vitesse angulaire du rotor C.1.4 Calcul de PJS et Pt : Calcul de PT 0 : Calcul de V min :
C.2. CONNEXION DE LA GENERATRICE AU RESEAU. C2.1 Schéma multifilaire : Génératrice asynchrone Nomenclature des éléments : Fonction du gradateur : C2.2 Choix des composants i I moyen : I efficace : t Critères de choix d un thyristor I génératrice I thyristor
Justification du choix du thyristor : Calcul de PTAV : Puissance totale dissipée : Rôle du contact K 700 : C2.3 Protection des composants Rôle du circuit RC : Rôle du dissipateur :
C.3. LE PROCEDE OPTISLIP C.3.1 Etude de la solution proposée par le constructeur Avantages de la machine à rotor bobiné : Doublement de la résistance rotorique : Effets d une augmentation de la vitesse du vent : Solution proposée :
Puissance en KW R = R2 1200000 1000000 R = 1,5xR2 R = 2xR2 R = 3xR2 R=10xR2 800000 600000 400000 200000 0 Glissement -0,15-0,13-0,11-0,09-0,07-0,05-0,03-0,01 0,01 PUISSANCE DE SORTIE DU GENERATEUR
C.3.2 Etude du procédé OPTISLIP Rôle des différents éléments :... Justification de la liaison optique :... Intérêt du procédé :....
SEMIKRON Thyristors : Données techniques Tension inverse de pointe non répétitive VRSM Valeur de crête maximale admissible de surtensions transitoires apparaissant accidentellement. Tension de pointe répétitive à l'état bloqué et inverse VDRM, VRRM Valeur de crête maximale admissible de surtensions transitoires apparaissant périodiquement. Courant moyen à l'état passant ITAv Valeur maximale absolue du courant à l'état passant que peut supporter le thyristor en permanence, en fonction de la forme d'onde de courant et sous certaines conditions de refroidissement et de température. En fonctionnement à ce courant, la valeur maximale admissible de la température virtuelle de jonction est atteinte. Aucune surcharge n'est admissible. Courant efficace à l'état passant ITRMS Valeur maximale absolue en fonctionnement permanent pour des angles de conduction et des formes d'impulsion de courant quelconques. Courants de surcharge admissibles Les courants admissibles en fonctionnement intermittent, de courte durée ou à des fréquences inférieures à 40 Hz sont calculés respectivement à l'aide de l'impédance thermique transitoire ou de l'impédance thermique en impulsions de telle sorte que la température virtuelle de jonction ne dépasse à aucun moment la valeur maximale indiquée. Courant de surcharge accidentelle à l'état passant ITSM Valeur de crête maximale admissible d'un courant ayant la forme d'une demi-onde sinusoïdale unique d'une durée de 10 ms. A la suite d'une telle contrainte, qui ne devrait arriver que rarement, le thyristor peut être soumis à la tension inverse de pointe répétitive indiquée. Caractéristiques de surcharges IT(ov) Valeur de crête maximale admissible du courant que peut supporter le thyristor accidentellement, respectivement pour une seule demi-sinusoïde de durée 1 à 10 ms et pour plusieurs demi-sinusoïdes successives ayant chacune une durée maximale de 10 ms. I 2 t Cette valeur sert au dimensionnement des fusibles destinés à la protection contre les courts-circuits. Le I 2 t des fusibles, correspondant à la tension d'alimentation prévue et au courant de court-circuit présumé du montage, doit être inférieur au I 2 t du thyristor pour t = 10 ms. Le I 2 t du fusible diminuant plus rapidement que celui du thyristor, en cas d'augmentation de la température de fonctionnement, il suffit en général de comparer le I 2 t du thyristor à 25 C à celui du fusible à froid. Vitesse critique de croissance du courant à l'état passant (di/dt) cr Aussitôt après l'amorçage du thyristor, la conduction du courant a lieu seulement sur une faible partie de la jonction; le courant après l'amorçage ne doit donc pas s'accroître trop rapidement. Les valeurs critiques indiquées s'entendent pour des impulsions périodiques à 50-60 Hz ayant une amplitude égale à la valeur de crête du courant moyen en demi-onde sinusoïdale, et pour un courant de gâchette 5 fois supérieur au courant minimal d'amorçage certain, ayant un di/dt minimal de 1 A/µs et une durée minimale de 10 µs La vitesse critique de croissance du courant à l'état passant diminue pour des fréquences plus élevées et augmente pour des courants d'amplitude plus faible. C'est pourquoi, pour des fréquences supérieures à 60 Hz la valeur de crête du courant à l'état passant doit être réduite, si des impulsions de courant à fort di/dt apparaissent. - DT C1 -
Vitesse critique de croissance de la tension à l'état bloqué (dv/dt)cr Les valeurs indiquées s'entendent pour une tension croissant selon une fonction exponentielle jusqu'à 2/3 VDRm. Si ces valeurs sont dépassées, le thyristor peut s'amorcer intempestivement. Temps de désamorçage tq Pour les thyristors utilisés dans des convertisseurs commutés par le réseau ou des régulateurs de courant alternatif, le temps de désamorçage n'est pas un paramètre important. Les valeurs indiquées sont, pour cette raison, des valeurs typiques non garanties. Courant d'accrochage IL Courant principal nécessaire pour maintenir le thyristor à l'état passant, après suppression de l'impulsion d'amorçage d'une durée de 10 µs. Les valeurs indiquées s'entendent pour les mêmes conditions d'amorçage que celles mentionnées dans le paragraphe «vitesse critique de croissance du courant à l'état passant». Tension de seuil VT(To) et résistance apparente à l'état passant rt Ces valeurs définissent la caractéristique à l'état passant (limite supérieure de la plage de répartition) et servent au calcul de la valeur instantanée des pertes PT ou des pertes moyennes PTAv. PT = VT(TO). it + rt. it 2 PTAV = VT(TO). ITAV + rt. I 2 TRMS I 2 TRMS = 360 en ondes rectangulaires I 2 TAV Θ I 2 TRMS = 2,5 x 180 el en demi-ondes sinusoïdales découpées I 2 TAV Θ Θ : angle de conduction en el. IT : valeur instantanée du courant à l'état passant ITAV : valeur moyenne du courant à l'état passant ITRMS : valeur efficace du courant à l'état passant Résistance thermique Rth Pour chaque thyristor, nous indiquons la résistance thermique interne Rthjc existant entre jonction et boîtier et résistance thermique de passage boîtier-refroidisseur Rthch. La résistance thermique de passage est valable sous condition que les indications concernant le montage soient observées. La résistance thermique interne dépend de la forme du courant et de l'angle de conduction. Températures La grandeur de référence la plus importante est la valeur maximale admissible de la température virtuelle jonction Tvj. Elle est de 130 C pour tous les thyristors de ce catalogue. Cette valeur ne peut être dépassée qu'accidentellement (voir «courant non répétitif de su charge accidentelle»). Une autre grandeur de référence importante est la température de boîtier Tcase. Elle peut être mesurée au centre de l'un des côtés d l'embase hexagonale et dans le cas de thyristors à boîtier pressé en un point quelconque du bord extérieur de l'embase en cuivre. Tension d'amorçage VGT et courant d'amorçage IGT. Valeurs minimales pour impulsions d'amorçage de forme rectangulaire d'une durée supérieure à 100 µs ou pour courant continu et pour une tension de 6 V dans le circuit principal. Pour des impulsions d'une durée inférieure à 100 µs les valeurs augmentent. Ainsi pour 10 µs les courants d'amorçage sont à multiplier par un facteur compris entre 1,4 et 2. Les déclencheurs doivent être dimensionnés de façon, obtenir un courant d'amorçage 4 à 5 fois supérieur à IGT. - DT C2 -
- DT C3 -
Puissance en KW 1200000 1000000 PUISSANCE DE SORTIE DU GENERATEUR Courbe 2 Courbe 1 800000 600000 400000 R = R2 R = 1,5xR2 R = 2xR2 R = 3xR2 R=10xR2 200000 0-0,15-0,13-0,11-0,09-0,07-0,05-0,03-0,01 0,01 Glissement - DT C4 -
- DT C5 -
CONDITIONS TECHNIQUES DE RACCORDEMENT AU RESEAU PUBLIC DES INSTALLATIONS DE PRODUCTION AUTONOME D ENERGIE ELECTRIQUE. Les conditions techniques de raccordement au réseau public des installations de production autonome d énergie électrique de moins d un mégawatt sont définies par l arrêté du 21 juillet 1997. Cet arrêté précise les obligations des producteurs d énergie électrique quant à la fourniture de l énergie réactive nécessaire au fonctionnement des générateurs. Il stipule notamment que dans le cadre général de la fourniture d énergie électrique au réseau national, la fourniture de l énergie réactive indispensable au fonctionnement de la machine incombe au producteur. Il fait obligation au producteur de fournir une puissance réactive nominale Qn, telle que Qn = 0,4 Pn, formule dans laquelle Pn représente la puissance active nominale de l installation. Il précise que si l installation de production comporte des génératrices asynchrones, la fourniture de puissance réactive se fera à l aide de batteries de condensateurs, qui pourront être installées directement chez le producteur ou bien au poste source du distributeur. Enfin, afin d éviter le risque de surtensions lors du découplage du réseau, il impose que les génératrices asynchrones ne restent jamais isolées sur des condensateurs sans charge. Objectifs de l étude Déterminer la valeur d une batterie de condensateurs permettant de diminuer la puissance réactive absorbée. Analyser l incidence d une consommation excessive d énergie réactive sur le choix des matériels et le fonctionnement des installations. Choisir les matériels permettant de réaliser une compensation automatisée de l énergie réactive absorbée par l éolienne. - D 1 -