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1.3 Essais de systèmes Production énergie électrique Fiche contrat Objectifs pé

1.3 Essais de systèmes Production énergie électrique Fiche contrat Objectifs pédagogiques : L’étudiant devra, à partir des essais réalisés sur la maquette, expliquer le principe de la conversion d’énergie éolienne. Objectifs intermédiaires : 1. Effectuer un dimensionnement simplifié 2. Décrire et expliquer le fonctionnement des différents composants de la chaîne de conversion d’énergie 3. Effectuer des essais montrant l’importance des paramètres inclinaison et vitesse du vent. Déroulement : Ce TP se décompose en 3 parties :  Dimensionnement de l’éolienne  Caractérisation des différents composants de la chaîne de conversion d’énergie électrique  Essais sur la maquette Savoirs : Savoirs :  Principaux convertisseurs énergie mécanique  Electrique  Chaîne de conversion d’énergie, calcul de rendement Savoir faire expérimentaux :  Déterminer la vitesse de rotation des pâles en fonction de l’inclinaison et de la vitesse du vent Documents/matériels : Documentation technique système Documents Internet Oscilloscope 275713765.doc 1/6 1.3 Essais de systèmes Production énergie électrique 1 Dimensionnement d’une éolienne A.1 ANALYSE DE LA DOCUMENTATION TECHNIQUE (Cf INTRANET) La transmission de puissance entre l'éolienne et la génératrice électrique peut être schématisée de la manière suivante : 1. 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). A.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 (rm), est estimé à 90% et le rendement de la conversion de l'énergie mécanique en énergie électrique re est estimé à 96% 2. EN DEDUIRE la puissance mécanique disponible sur l'arbre lent de l’aérogénérateur. A.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 : N.B la surface du disque éolien est la surface circulaire générée par la rotation des pales. 275713765.doc 2/6 1.3 Essais de systèmes Production énergie électrique En fonction de la courbe caractéristique de notre éolienne (voir INTRANET) : 3. 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. 4. CALCULER le diamètre du disque éolien de l'aérogénérateur. A.4 CARACTÉRISTIQUE DE PUISSANCE Pour la suite de l’étude, on prendra un diamètre de disque éolien égal à 47 m. 5. CALCULER la puissance mécanique disponible pour des vitesses de vent égales à 5 m/s, 10 m/s, 15 m/s, 20 m/s et 25 m/s. 6. TRACER, à l’aide des valeurs précédentes, le graphe de P = f(v) 7. COMMENTER l’allure générale de cette caractéristique. 8. CONCLURE 2 Caractérisation des différents composants de conversion en énergie électrique 9. Identifiez les éléments sur l’annexe 1 :  Le convertisseur d’énergie mécanique en énergie électrique,  Les autres moteurs électriques,  Le démarreur progressif 10. Rédigez un document permettant d’expliquer le principe des machines citées ci- dessous pour créer de l’énergie électrique à partir de l’énergie mécanique de l’arbre tournant. (Machine à courant continu, machine synchrone triphasé, machine asynchrone) Ce document doit comprendre :  Les avantages/inconvénients technologiques,  Le principe physique mis en jeu dans la conversion d’énergie électrique. Vous rendrez ce document informatique au professeur via l’intranet. 3 Essais sur la maquette 11. A l’aide de l’annexe 2, donnez le principe de fonctionnement de cette éolienne. Quelles sont les principales différences avec celle étudiée précédemment ? (Hormis la puissance, bien sur !) 12. Quel est le rôle de l’automate dans le système ? 13. Complétez le synoptique de l’annexe 3. Celui-ci devra permettre de comprendre le fonctionnement de ce système au niveau de la partie commande et opérative. Toutes les fonctions de l’équipement doivent apparaître. 14. Tracez pour une vitesse de 1500 tr/minute, la courbe de la vitesse de rotation de l’éolienne en fonction de l’angle d’inclinaison des pâles. 275713765.doc 3/6 1.3 Essais de systèmes Production énergie électrique 4 Annexe 1 : Schéma d’une éolienne 275713765.doc 4/6 1.3 Essais de systèmes Production énergie électrique 5 Annexe 2 : Maquette didactique 275713765.doc 5/6 1.3 Essais de systèmes Production énergie électrique Annexe 3 : Synoptique éolienne didactique 275713765.doc 6/6 PO Capteurs (Partie opérative) Ventilateur uploads/Industriel/ 1-3-energie-eolienne.pdf