La génératrice à glissement variable
Pendant beaucoup d'années, les fabricants de moteurs électriques ont dû faire face au problème que leurs moteurs sont seulement en état de fonctionner à un certain nombre de vitesses fixes déterminées par le nombre de pôles du moteur.
Comme nous l'avons vu à la page précédente, le glissement du moteur (ou de la génératrice)dans une machine asynchrone (à induction) est normalement très petit pour des raisons d'efficacité, ce qui signifie que la variation de la vitesse de rotation entre la marche à vide et la pleine charge se situe autour de 1 %.
Le glissement est cependant fonction de la résistance (mesurée en ohms) dans les enroulements du rotor de la génératrice : plus grande la résistance, plus grand sera le glissement. On peut donc varier le glissement en variant la résistance du rotor. De cette façon, il est possible d'augmenter le glissement de la génératrice à p.ex. 10 %.
Sur les moteurs, ceci est normalement obtenu par l'emploi d'un rotor bobiné, c.-à-d. un rotor enroulé dans des fils de cuivre couplés en étoile et raccordés à des rhéostats variables externes, en plus d'un système de contrôle électronique destiné à actionner les rhéostats. Le couplage est normalement réalisé avec des brosses et des bagues d'entraînement, ce qui constitue un inconvénient claire par rapport à la conception simple et élégante des rotors à cage d'écureuil. Cette technique implique également l'usage de composants qui s'usent dans la génératrice - celle-ci a donc besoin de plus d'entretien que normalement.
Opti Slip®
Une variante intéressante de la génératrice asynchrone à glissement variable permet d'éviter l'emploi de bagues d'entraînement et de brosses - et donc le problème d'entretien supplémentaire.
En plaçant les rhéostats externes - ainsi que le système de contrôle - sur le rotor même, il reste toujours le problème de savoir comment communiquer au rotor la quantité de glissement nécessaire. Cette communication peut être assurée de façon très élégante en utilisant des fibres optiques pour émettre un signal à travers l'électronique du rotor, chaque fois que celui-ci passe devant un fibre optique fixe.
Fonctionnement d'une éolienne à pas et à vitesse variables
Comme mentionné à la page suivante, il y a plusieurs avantages liés à l'usage d'une éolienne à vitesse variable.
Une bonne raison pour préférer pouvoir faire fonctionner une éolienne à des vitesses variables est le processus mécanique que constitue le le système de contrôle à calage variable de pale (contrôle du couple afin d'éviter le surcharge du multiplicateur et de la génératrice en pivotant les pales de l'éolienne). Ce fait signifie que le temps de réaction du mécanisme de calage devient un facteur critique dans la conception de l'éolienne.
Cependant, si vous avez une génératrice à glissement variable, vous pouvez commencer à augmenter le glissement dès qu'elle s'approche de sa puissance nominale. La stratégie de contrôle appliquée par un des grands constructeurs danois consiste à faire fonctionner la génératrice à la moitié de son glissement maximal lorsqu'elle est près d'atteindre sa puissance nominale. En cas d'une rafale, le dispositif de contrôle signale qu'il faut augmenter le glissement du rotor afin de permettre une légère augmentation de la vitesse du rotor jusqu'à ce que le mécanisme de calage ait pivoté les pales légèrement en dehors du vent. Dès que le mécanisme de calage aura terminé son travail, le glissement peut être réduit de nouveau. En cas d'une diminution brusque de la vitesse du vent, le même processus est appliqué de façon inverse.
Bien que ces concepts puissent paraître assez simples à première vue, le fait d'assurer que les deux mécanismes de contrôle de puissance coopèrent de façon efficace constitue un vrai défi technique.
Amélioration de la qualité de puissance
On peut invoquer qu'une génératrice fonctionnant avec un glissement élevé aura une production augmentée de chaleur ce qui la rend moins efficace qu'une génératrice avec un moindre glissement. Ceci ne constitue cependant pas un problème en soi, étant donné que la seule alternative est de perdre l'énergie supplémentaire du vent en pivotant les pales hors du vent.
Un des vrais atouts de la stratégie de contrôle que nous venons de décrire est que vous obtiendrez ainsi une meilleure qualité de puissance, vu que les fluctuations de la puissance de sortie sont absorbées ou compensées par la variation du glissement de la génératrice et par le stockage ou la libération d'une partie de l'énergie en forme d'énergie rotative dans le rotor de l'éolienne.
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Dernière mise à jour le 8 octobre 2003
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