Fiche contrat

1.3Essais de systmesProduction nergie lectrique

Fiche contrat

Objectifs pdagogiques:

Ltudiant devra, partir des essais raliss sur la maquette, expliquer le principe de la conversion dnergie olienne.

Objectifs intermdiaires:

1. Effectuer un dimensionnement simplifi2. Dcrire et expliquer le fonctionnement des diffrents composants de la chane de conversion dnergie

3. Effectuer des essais montrant limportance des paramtres inclinaison et vitesse du vent.

Droulement:

Ce TP se dcompose en 3 parties:

Dimensionnement de lolienne Caractrisation des diffrents composants de la chane de conversion dnergie lectrique

Essais sur la maquette

Savoirs :

Savoirs:

Principaux convertisseurs nergie mcanique ( Electrique Chane de conversion dnergie, calcul de rendement

Savoir faire exprimentaux:

Dterminer la vitesse de rotation des ples en fonction de linclinaison et de la vitesse du vent

Documents/matriels :

Documentation technique systmeDocuments Internet

Oscilloscope

1 Dimensionnement dune olienne

A.1 ANALYSE DE LA DOCUMENTATION TECHNIQUE (Cf INTRANET)La transmission de puissance entre l'olienne et la gnratrice lectrique peut tre schmatise de la manire suivante :

1. D'aprs les informations fournies dans le descriptif gnral de lolienne, COMPLETER le schma propos en indiquant :

le nom des lments A et B,

les vitesses minimale et maximale du vent en phase de production dnergie lectrique, la tension de sortie du gnrateur, la frquence de rotation de l'arbre rapide pour les conditions nominales de fonctionnement (vitesse de vent de 50 km/h). A.2 ETUDE DE LA PUISSANCE MCANIQUE D'ENTRE La puissance lectrique dsire (puissance nominale utile) est de 660 kW, pour une vitesse de vent de lordre de 50km/h. Le rendement mcanique de lensemble (rm), est estim 90% et le rendement de la conversion de l'nergie mcanique en nergie lectrique re est estim 96%

2. EN DEDUIRE la puissance mcanique disponible sur l'arbre lent de larognrateur.A.3 DIMENSIONNEMENT DU DISQUE OLIEN Des essais en soufflerie permettent de dfinir, pour un profil de pale considr et une commande dasservissement associe, un coefficient de puissance Cp caractristique de chaque olienne.

Ce coefficient Cp permet de dterminer la puissance disponible sur l'arbre de l'arognrateur par application de la relation suivante, issue de la loi de Betz :

N.B la surface du disque olien est la surface circulaire gnre par la rotation des pales.

En fonction de la courbe caractristique de notre olienne (voir INTRANET) :

3. DETERMINER la surface que doit avoir le disque olien qui, sous laction dun vent de 50 km/h, permet de disposer de la puissance mcanique nominale calcule prcdemment.

4. CALCULER le diamtre du disque olien de l'arognrateur.

A.4 CARACTRISTIQUE DE PUISSANCE

Pour la suite de ltude, on prendra un diamtre de disque olien gal 47 m.

5. CALCULER la puissance mcanique disponible pour des vitesses de vent gales 5 m/s, 10 m/s, 15 m/s, 20 m/s et 25 m/s.

6. TRACER, laide des valeurs prcdentes, le graphe de P = f(v)

7. COMMENTER lallure gnrale de cette caractristique.

8. CONCLURE

2 Caractrisation des diffrents composants de conversion en nergie lectrique

9. Identifiez les lments sur lannexe 1:

Le convertisseur dnergie mcanique en nergie lectrique,

Les autres moteurs lectriques, Le dmarreur progressif

10. Rdigez un document permettant dexpliquer le principe des machines cites ci-dessous pour crer de lnergie lectrique partir de lnergie mcanique de larbre tournant.(Machine courant continu, machine synchrone triphas, machine asynchrone)

Ce document doit comprendre:

Les avantages/inconvnients technologiques,

Le principe physique mis en jeu dans la conversion dnergie lectrique.

Vous rendrez ce document informatique au professeur via lintranet.

3 Essais sur la maquette11. A laide de lannexe 2, donnez le principe de fonctionnement de cette olienne. Quelles sont les principales diffrences avec celle tudie prcdemment? (Hormis la puissance, bien sur!)

12. Quel est le rle de lautomate dans le systme?

13. Compltez le synoptique de lannexe 3. Celui-ci devra permettre de comprendre le fonctionnement de ce systme au niveau de la partie commande et oprative.

Toutes les fonctions de lquipement doivent apparatre.

14. Tracez pour une vitesse de 1500 tr/minute, la courbe de la vitesse de rotation de lolienne en fonction de langle dinclinaison des ples.

4 Annexe 1: Schma dune olienne

5 Annexe 2: Maquette didactique

Annexe 3: Synoptique olienne didactique

Entres TOR

Sorties TOR

Entres analogiques

Sortie analogique

API Siemens S7 214

Supervision par logiciel VIJEO DESIGNER

PC

PO

Capteurs (Partie oprative)

Interface Homme machine

Variateur

0-10V

Tri variable

MAS

Ventilateur

1.3 Energie eolienne.doc1/6