Générateur à aimants permanents personnalisé de 12 kW et 300 tr/min pour un projet d’énergie renouvelable au Royaume-Uni

ENNENG a réalisé un générateur à aimants permanents sur mesure de 12 kW, conçu pour fonctionner à 300 tr/min, pour un client basé au Royaume-Uni. L’appareil a été conçu comme un générateur à entraînement direct à faible vitesse, une configuration fréquemment requise dans les installations hydroélectriques et éoliennes de petite taille, où l’organe moteur — une turbine hydraulique ou un rotor éolien — tourne à une vitesse nettement inférieure à la plage habituelle des générateurs asynchrones standards.

L’appareil fini est construit avec un châssis en fonte, repose sur une base fixée par pieds, intègre une boîte à bornes étanche et possède un arbre de sortie à simple extrémité, conformément à une installation horizontale destinée à un couplage direct avec l’arbre d’une turbine, sans recourir à un réducteur multiplicateur.

Pourquoi la conception d’un générateur à faible vitesse est essentielle

Le problème du réducteur dans les systèmes d’énergie renouvelable

De nombreux petits systèmes hydroélectriques et éoliens utilisent un réducteur pour augmenter la faible vitesse de rotation de la turbine afin de l’adapter à la vitesse de fonctionnement d’un générateur standard. Bien que fonctionnel, ce dispositif soulève plusieurs problèmes à long terme : usure des engrenages, nécessité de lubrification, bruit supplémentaire et point de défaillance mécanique qui augmente le nombre d’interventions de maintenance, notamment sur des sites d’installation éloignés ou difficiles d’accès, typiques des projets d’énergies renouvelables distribuées.

Adapter la vitesse du générateur au moteur premier

Un générateur à aimants permanents peut être conçu pour fonctionner efficacement à la même vitesse de rotation que la turbine elle-même. Cela est possible parce que le champ magnétique du rotor à aimants permanents est toujours présent, contrairement à un générateur à excitation externe qui dépend d’un courant d’excitation séparé et qui fonctionne généralement de façon optimale uniquement dans une plage de vitesses plus étroite. La suppression du réducteur dans la chaîne cinématique simplifie le système mécanique et réduit le nombre de composants nécessitant un entretien au cours de la durée de vie opérationnelle de l’équipement.

Fondement technique : Technologie des générateurs à aimants permanents

Construction du rotor et du stator

Les machines à aimants permanents d’ENNENG utilisent un stator constitué de tôles en acier au silicium avec des bobinages en cuivre, associé à un rotor portant un matériau aimant permanent pré-magnétisé, disposé soit en configuration montée en surface, soit en configuration interne, selon les exigences de couple et de vitesse de l’application. Cette structure permet à la machine de générer le champ magnétique nécessaire dans l’entrefer sans courant d’excitation externe, ce qui constitue le principe de fonctionnement fondamental partagé par les moteurs à aimants permanents et les alternateurs à aimants permanents d’ENNENG, qui reposent sur la même architecture de rotor et de stator, mais fonctionnent en sens inverse pour la conversion d’énergie.

Avantages pertinents pour l’installation au Royaume-Uni

Pour une unité de 12 kW tournant à 300 tr/min, destinée à un service continu en extérieur ou en semi-extérieur dans le domaine des énergies renouvelables, plusieurs caractéristiques de conception sont directement pertinentes :

• Aucune perte électrique au niveau du rotor : comme le champ rotorique est permanent et non induit, il n’y a aucune perte conductrice secondaire au niveau du rotor, ce qui maintient la température de fonctionnement plus basse qu’une machine équivalente à induction sous la même charge.

• Durée de vie des roulements : les moteurs et alternateurs ENNENG utilisent en standard des roulements SKF ou FAG, permettant des intervalles d’entretien prolongés en fonctionnement continu (régime S1).

• Degré de protection et classe d’isolement : ces unités sont généralement conçues avec un degré de protection IP55 et une isolation classe F en standard, ce qui les rend adaptées aux variations d’humidité et de température courantes sur les sites hydroélectriques et éoliens au Royaume-Uni.

• Densité de couple compacte : comme la machine est conçue pour un couplage direct à faible vitesse, elle doit produire un couple élevé par unité de volume ; cette exigence de conception est satisfaite grâce à l’optimisation du nombre de pôles et du circuit magnétique, et non par l’ajout d’un engrenage externe.

Personnalisation pour le client britannique

Adaptation aux exigences spécifiques du site en matière de vitesse et de puissance

La puissance nominale de 12 kW / 300 tr/min fournie pour ce projet reflète une spécification adaptée aux caractéristiques de la turbine du client, plutôt qu’une sélection standard issue du catalogue. Le processus d’ingénierie d’ENNENG pour les générateurs à aimants permanents sur mesure commence par les paramètres mécaniques d’entrée du site — vitesse de rotation, couple disponible et cycle de fonctionnement attendu — avant de finaliser le nombre de pôles, la conception de l’enroulement et la taille du bâti.

Format de livraison

Le générateur a été fourni avec un bâti standard à fixation par pieds (type B3) et une boîte à bornes étanche, permettant une intégration directe dans l’installation mécanique et électrique existante du client, sans nécessiter d’adaptateur de fixation personnalisé.

Collaborez avec ENNENG

Les générateurs à aimants permanents sans engrenage, conçus pour des vitesses de rotation faibles, dépassent largement un seul projet au Royaume-Uni : des configurations similaires sont utilisées dans les petits systèmes hydroélectriques, les éoliennes destinées aux zones à faible vitesse de vent et les mises à niveau de groupes électrogènes diesel, là où la réduction de la complexité mécanique et de la maintenance constitue une priorité. Pour les intégrateurs de systèmes et les développeurs d’énergies renouvelables qui évaluent différentes options de générateurs destinées à des projets de production d’énergie décentralisée, un générateur à aimants permanents sur mesure représente une alternative directe aux générateurs asynchrones couplés à une boîte de vitesses, notamment dans les cas où l’accès pour la maintenance est limité. Cette unité de 12 kW tournant à 300 tr/min, fournie à un client britannique, illustre l’approche d’ENNENG, qui consiste à adapter la conception du générateur aux conditions réelles d’entrée mécanique du projet, afin de proposer une solution sans engrenage et à couplage direct, conçue pour fonctionner de façon fiable sur le long terme.

Les développeurs et les intégrateurs de systèmes travaillant sur des projets d’énergie renouvelable à faible vitesse — tels que l’hydroélectricité petite échelle, l’éolien ou d’autres sources — sont invités à contacter l’équipe d’ingénierie d’ENNENG afin d’examiner des spécifications personnalisées pour des alternateurs à aimants permanents, notamment la puissance nominale, l’adaptation à la vitesse, la tension de sortie et les exigences mécaniques d’interface avec votre turbine ou moteur premier spécifique.

FAQ

Q : ENNENG peut-elle fournir des alternateurs à aimants permanents avec des puissances et vitesses nominales personnalisées ?

R : Oui, les caractéristiques nominales sont adaptées aux exigences de vitesse et de couple de la turbine du client.

Q : Pourquoi choisir un alternateurs à faible vitesse plutôt qu’un réducteur couplé à un alternateurs standard ?

R : Cela supprime un point de défaillance mécanique et réduit la maintenance dans la chaîne cinématique.

Q : Quelles marques de roulements sont utilisées dans les alternateurs d’ENNENG ?

R : Les roulements SKF ou FAG sont utilisés en standard afin d’assurer une durée de service prolongée.

Q : Quel indice de protection est standard pour ces unités ?

R : L’indice de protection IP55 avec isolation de classe F est standard pour une utilisation extérieure dans le domaine des énergies renouvelables.

Q : Le générateur convient-il au couplage direct avec l’arbre d’une turbine ?

R : Oui, l’unité est conçue pour un couplage direct sans boîte de vitesses intermédiaire.