BR102014024774A2 - sistema de proteção face a raios com sistema anti gelo integrado para pás de aerogerador - Google Patents
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Abstract
sistema de proteção face a raios com sistema anti gelo integrado para pás de aerogerador. sistema de proteção face a raios (lps) com sistema anti gelo integrado para pás de aerogerador, que compreende um sistema de proteção inteligente (1 o), um sistema i ps integrado que determina umas lâminas condutoras (13) embebidas no laminado de carbono da pá(1) do aerogerador, uns descarregadores de sobretensão (11) colocados entre as lâminas condutoras (13) do sistema ips e o cabo (2) descendente do sistema de proteção face a raios (lps) e uma moldura externa receptora (17). (figura 4a).
Description
Reiatório Descritivo da Patente de Invenção para: "SISTEMA DE PROTEÇÃO FACE A RAIOS COM SISTEMA ΑΝΤΙ GELO INTEGRADO PARA PÁS DE AEROGERADOR".
Objeto da invenção [001] A presente invenção se refere a um sistema de proteção face a raios para pás de ae-rogeradores, os qyals estio dispostos em- instalações de baixa temperatura e contam com sistemas de prevenção de formação de gelo na superfície das pás.
Antecedentes da invenção [0021 Devido à aitura atingida pelos aerogeradores e a sua instalação em zonas elevadas sem outros elementos de altura semelhante, existe um alto risco de receber jinpactos de raios, especialmente nas pás. Por este motivo as pás devem contar com um sistema de proteção contra o raio, e qualquer sistema adicionai instalado na pá que contiver elementos condutores (peças metálicas, sensores, sistemas de balizado,...) deve estar protegido contra os impactos diretos de uúc. e os efeitos indiretos devidos ao campo electromagnético induzidc peia corrente do raio.
[003| Se a instalação em que se encontra o aerogerador for de baixa temperatura, as pás podem ver reduzida a sua eficácia devido à formação de gelo, na sua superfície, deteriorando-se as suas propriedades,aerodinâmicas e aumentando as cargas sobre o. aerogerador. Para evitar a formado de gelo se utilizam sistemas de prevenção que se baseiam ou quer na injecçâo de ar quente pelo interior da pá, como se descreve na patente DE19621485, ou então na colocação de lâminas condutoras no laminado externo da pá que funcionam como resistências.
[004] Estes ,sistemas de prevenção da formação de gelo (que a partir de agora denominaremos IPS) se baseiam em lâminas condutoras metálicas ou de fibra de carbono embelr^idas no laminado externo da pá do aerogerador, geralmente no bordo de ataque que é a zona mais sensível ao aparecimento de gelo, e que se alimentam mediante dois eiéçtrodos- de maior condutividade que as lâminas colocados de forma transversal ou longitudinal nas extremidades da lâmina condutora.
[005] No caso de utilizar um sistema IPS, a eficácia dos sistemas de proteçáo de raios pode ver-se afetada, já que os elementos condutores dos que constam, eléctrodos, podem atrair os impactos de ralos causando danos tanto na pá, como no sistema IPS ou inclusive nos sistemas elétricos de alimentação.
[006] Conhecem-se soluções no Estado da Técnica como a da patente europeia EP1187988 que descreve um sistema .anti gelo e de proteçáo face a raios .que consta de um receptor na ponta da pá, três condutores elétricos, elementos de aquecimento elétricos e descarregadores de sobretensão, estando o receptor ligado a terra na raiz de pá através de um dos condutores elétricos., enquanto os outiõs. dois condutores elétricos estáo ligados a terra . através dos descarregadores de sobretensão. Contudo esta soluço apresenta o inconveniente de que, nas zonas onde não existem dispostos descarregadores de sobretensão, se produzem arcos elétricos internos devido à proximidade entre o IPS e o sistema de proteçáo face a ratos.
Descrição da invenção [007] É um objetivo da invenção um sistema de proteçáo de raios (LPS) que garanta o correto funcionamento de um sistema de prevenção face ao gelo (IPS) integrado no próprio sistema LPS e formado por lâminas condutoras embebidas no laminado externo das pás dos aerogeradores.
[008] Para isso o sistema IPS integrado determina uma série de lâminas condutoras, embebidas no laminado externo da pala, que compreendem nas suas extremidades uns eléctrodos de maior condutividade do que as lâminas condutoras.
[009] É um objetivo da invenção que o sistema IPS integrado disponha os eléctrodos de forma transversal para. obter uma.distribuição térmica adequada.
[010] As lâminas condutoras determinam o tipo d© configuração, elétrica em .função de se se colocam, em sentido longitudinal ou.·transversal na..pá* [011] - Em disposição longitudinal, a condução de corrente é realizada de forma transversal a partir de um dos eléctrodos (localizado em algum ponto do extradorso da pá) até o outro (localizado em algum ponto do intradorso da pá).
[012] - Em disposição transversal, a condução de corrente é realizada de forma longitudinal a partir de um dos eléctrodos (localizado na zona da ponta de pá) até·o outro (localizado na zona da raiz da pá). ρΐ·3] É um objetivo da invenção que o próprio sistema IPS desempenhe a função de sistema de proteção face a ralos (que a partir de agora denominaremos LPS), sendo capaz d© suportar o impacto de um rato sem que isto afete a seu funGionam'®nio.
[014] É outro objetivo da invenção que o sistema compreenda uma moldura externa como receptora de raios que garanta um isolamento galvânico. O material da moldura terá uma elasticidade maior que a do- material da pá, de forma que se evitem deformações plásticas. Para isso, prevê-se a incorporação de uma moldura externo receptora na superfície da pá que rodeie total ou parcialmente as lâminas condutoras e receba os impactos diretos dos raios.
[015] É ainda um outro objetivo da invenção que o sistema compreenda um sistema inteligente de proteção que, tanto no verão, como em caso de detectar um Impacto de raio nas imediações, desligue o sistema de aquecimento e ligue o sistema de proteção face a raios (LPS), [016] É um objetivo da invenção que o sistema disponha de uns descarregadores de sobretensão entre o sistema IPS e o sistema pára-raios (LPS) para equipotenciallzar ambos os sistemas e evitar arcos elétricos.
[017] Estes e outros aspectos da Invenção serão descritos de uma forma mais pormenorizada com ajuda das figuras que se descrevem a seguir.
Breve descrição das figuras [018| A figura 1 a e 1 b são vistas esquemáticas da configuração elétrica de um sistema de proteção face a raios (LPS) segundo o Estado da Técnica.
[019] As figuras 2a e 2b são vistas esquemáticas da configuração elétrica da invençáo para um sisíema LPS fornecido de um sistema IPS eom lâminas condutoras dispostas em sentido transversal.
[020] As figuras 3® e 3b são vistas esquemáticas da configuração elétrica da invenção para um sistema LPS fornecido de um sistema IPS com lâminas condutoras em sentido longitudinal.
[021] As figuras 4a e 4b são vistas esquemáticas da configuração elétrica da invençáo para um sistema LPS fornecido de um sistema IPS com moldura externa receptora.
Descrição de uma modalidade preferencial [022] As figuras 1a e 1b apresentam uma secçâo longitudinal e uma secção transversal, respectivamente, de uma pá (1) de um aerogerador que conta com um sistema LPS que compreende um cabo pára-ralos (2) que se prolonga ao longo da alma (3) do bordo de saída da viga <4), um conector (5) do cabo pára-ralos (2) ao casquHho (não representado) do aerogerador localizado na raiz (6) da pá (1), um receptor (7) de raios localizado na ponta (8) da pá, dois conectores (9) que ligam eletricamente a aba 0) tie carbono da viga (4) da pá {1) e o sistema LPS.
[023] A invenção, tale como se apresenta nas figuras 2a, 2b, 3a, 3b, 4a e 4b, descreve um sistema de proteção face a ralos (LPS) que. compreende, um sistema de proteção inteligente (10), um sistema IPS integrado e uns descarregadores de sobretensâo (11).
[024] O sistema de proteção inteligente (10) permite o funcionamento do sistema em modo aquecimento ou. em modo proteção face â ralos, de forma que, tanto no verão como em caso de detecção do impacto de um raio, desliga o modo aquecimento e liga o modo protego face a ratos.
[025] O sistema da invenção, consta ainda de uma caixa de conexão (12) que em caso de que o sistema de proteipo inteligente (10) não detecte o impacto do raio, atuará a modo de fusível evitando danos no aerogerador.
[026] O sistema IPS, integrado no sistema LPS da invenção., determina umas lâminas condutoras (13) embebidas no lamin.ado da pá (1) e· que íJesempenliam ο papel de receptor de raios. Âs lâminas condutoras (13) podem dlspor-se em sentido transversal ou longitudinal (ver figuras 2a, 2b, 3a, 3b), estando uns eléctrodos (14) conectados através de uns cabos de alimentação (15) do sistema iPS ao sistema de proteção inteligente (10) localizado na raiz (6) da pá.
[027] Desta forma, quando o sistema de proteção (10) passa do modo aquecimento para o modo proteção face a raios, ligam-se os· cabos de alimentação (15) das lâminas condutoras (13) com o cabo (2) descendente do sistema de proteção face a raios (LPS) e desllgam-se os cabos de alimentação (15) das lâminas condutoras (1:3) do sistema elétrico de alimentação na raiz (6) da pá.
[028] Segundo uma modalidade prefe-rente da invenção, as lâminas condutoras (13) do sistema IPS colocam-se em s-entido transversal . determinando entre elas uma sobreposição na zona do bordo de ataque (16) da pá, garantindo atingir uma maior temperatura na zona mais necessária e aumentando a eficácia do sistema.
[029] índependenterru í áe do sentido em que se colocarem as lâminas condutoras (13) do sistema IPS, os eléctrodos (14) ligam-se mediante cabos à caixa de conexão (12) localizada na raiz (6) da pá do aerogerador.
[030] Os descarregadores de tensão (11) estão colocados entre as lâminas condutoras (13) do sistema IPS e o cabo (2) descendente do sistema de proteção face a raios (LPS), de forma que ambos sistemas se encontram equipotencializados e se evita o aparecimento de arcos elétricos.
[031] As figuras 3a e 3b apresentam uma modalidade do sistema da invenção, em que os eléctrodos (14) das lâminas condutoras (13) do sistema IPS se prolongam em sentido longitudinal, conduzindo a corrente em sentido transversal de um dos eléctrodos (14), disposto no extradorso da pá (1), a outro dos eléctrodos (14) disposto no intradorso da pá (1).
[032] As figuras 2a e, 2b apresentam outra modalidade do sistema da invenção, em que os eléctrodos (14) se encontram dispostos em sentido transversal, a corrente se prolonga a partir de um dos eléctrodos (14), disposto na ponta (8) da pá (1), a outro dos eléctrodos (14) disposto em direção da raiz (6) da pá (1).
[033] Por outro lado, a invenção prevê a incorporação de uma moldura externa receptora (17), como se apresenta nas figuras 4a e 4b. A moldura externa receptora (17) encontra-se ligada (18) diretamente ao cabo (2) descendente do sistema de proteção face a ralos e evita os impactos diretos sobre as lâminas condutores (13) do sistema IPS às que cobre total ou parcialmente. A moldura (17) é colocada detondo um espaço iivre entre as lâminas condutoras (13) de carbono e a própria moldura (17), de forma que se proporcione isolamento galvânico.
[034] Mesmo que a presente invenção se tenha descrito inteiramente em conexão com as modalidades preferidas, é evidente que se podem introduzir as modificações dentro do seu âmbito, não considerando este como limitado pelas anteriores modalidades, mas sim pelo conteúdo das reivindicações seguintes.
REIVINDICAÇÕES
Claims (7)
1. Sistema de proteção face a raios com sistema anti gelo integrado para pás de aerogerador, do tipo que compreende uma ou várias lâminas condutoras (13) embebidas no laminado da pá (1) e fornecidas de eléctrodos (14) alimentados desde a raiz (6) da pá (1) mediante cabos de alimentação (15) , caracterizado por. o sistema de proteção face a raios (LPS) compreender um ou mais receptores (7) ligados a um ca.bo (2) descendente colocado na terra na raiz (6) da pá, pelo menos um descarregador de sobretensão (11) colocado entre os eléctrodos (14) ligados às lâminas condutoras (13) e o cabo (2) descendente do sistema de proteção face a raios e um sistema de proteção inteligente (10).
2. Sistema- de psvleçâo face a ratos com sistema anti gelo integrado para pás de aerogerador, de acordo com reivindicação 1, caracterizado por, as lâminas condutoras (13) se embeberem em sentido longitudinal no laminado ■da.pá (1),
3. Sistema de proteção face a raios com sistema anti gelo integrado para palas de aerogerador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, as lâminas condutoras (13) se embeberem em sentido transversal no laminado da pá (1).
4. Sistema de proteção face a ralos com sistema anti gelo integrado para pás de aerogerador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, compreender uma moldura externa receptora (17) na superfície da pá (1) que rodeia parcial ou totalmente às lâminas condutoras (13) e que está ligado diretamente ao cabo (2) descendente do sistema de proteção face a ralos.
5. Sistema de proteção face a raios para pés de aerogerador com sistemas anti gelo , de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por. a moldura externa receptora (17) se colocar deixando um espaço livre entre as lâminas condutoras (13) e a própria moldura externa receptora (17).
6. Sistema de proteção face a ralos com sistema anti gelo integrado para palas de aerogerador, de acordo com a reivindicação 1, e-aracterizada ΡΟΓ. ο sistema de proteção inteligente (10) estar localizado na raiz (6) da pá e, em caso de detecção do impacto de um raio nas imediações, modifica o funcionamento do sistema de modo aquecimento para modo proteção face a raios, ligando os cabos de allmenteção (15) das lâminas condutoras (13) e o cabo (2) descendente do sistema de proteção face a raios e desligando os cabos de alimentação (15) das lâminas condutoras (13) do sistema elétrico de alimentação na raiz (6) da pala (1) e ligando-o ao cabo (2) descendente do sistema de proteção face a raios.
7. Sistema de proteção face a raios com sistema anti gelo integrado para pás de aerogerador, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por. compreender uma caixa de conexão (12) que em caso do sistema de proteção inteligente (10) não detectar o impacto de um raio, funciona como fusível.
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