Egyedi 12 kW-os, 300 ford/perc teljesítményű állandómágneses generátor egy brit megújuló energiaprojekthez

Az ENNENG elkészített egy egyedi, 12 kW-os állandómágneses generátort, amelyet 300 ford/perc névleges fordulatszámon terveztek egy brit ügyfél számára. Az egységet alacsony fordulatszámú, közvetlen hajtású generátorként fejlesztették, amely konfiguráció gyakran szükséges kis méretű víz- és szélenergia-előállító berendezéseknél, ahol a primer hajtóerő – egy vízturbina vagy szélrotor – jóval alacsonyabb fordulatszámon működik, mint amit a szokásos indukciós generátorok szoktak igényelni.

A kész egység öntöttvas vázkialakítást használ lábmontázsos alappal, tömített csatlakozódobozzal és egyoldali kimeneti tengellyel, ami vízszintes felszereléshez való, és közvetlenül csatlakoztatható egy turbinatengelyhez, nem pedig fokozó fogaskerék-hajtás segítségével.

Miért fontos az alacsony fordulatszámú generátor tervezése

A fogaskerék-hajtás problémája a megújuló energiarendszerekben

Sok kis méretű víz- és szélenergia-rendszer fogaskerék-hajtóművet használ, hogy a turbinák alacsony forgási sebességét a szabványos generátorok működési sebességéhez igazítsa. Bár ez a megoldás működőképes, több hosszú távú problémát is okoz: fogaskerék-kopás, kenésre való szükség, további zajtermelés, valamint egy mechanikai meghibásodási pont, amely növeli a karbantartási látogatások számát – különösen a távoli vagy nehezen elérhető telepítési helyeken, amelyek jellemzőek a decentralizált megújuló energiaprojekteknél.

A generátor sebességének igazítása az elsődleges hajtáshoz

Egy állandómágneses generátor úgy tervezhető, hogy hatékonyan működjön a turbinával azonos forgási sebességen. Ez azért lehetséges, mert az állandómágneses rotor-mágneses mezője mindig jelen van, ellentétben egy külső gerjesztésű generátorral, amely egy külön gerjesztőáramtól függ, és általában csak egy szűkebb sebességtartományban éri el a legjobb teljesítményt. A hajtásláncból való fogaskerék-eltávolítás egyszerűsíti a mechanikai rendszert, és csökkenti azoknak az alkatrészeknek a számát, amelyeket a berendezés üzemideje során karbantartani kell.

Műszaki alap: Állandómágneses generátor technológia

Rotor- és állórész-konstrukció

ENNENG állandó mágneses gépeinek állórésze szilíciumacél lemezekből készül, réz tekercseléssel, a forgórész pedig előmágnesezett állandó mágnes anyagot tartalmaz, amely felületre szerelt vagy belső elrendezésben helyezkedik el az alkalmazás nyomaték- és fordulatszám-igényeitől függően. Ez a felépítés lehetővé teszi, hogy a gép a szükséges légrés-mágneses teret külső gerjesztőáram nélkül hozza létre – ez az alapvető működési elv közös ENNENG állandó mágneses motorjainak és állandó mágneses generátorainak, ugyanazzal a forgórész- és állórész-architektúrával, de fordított energiaváltási módban működve.

Az Egyesült Királyságban történő telepítés szempontjából releváns előnyök

Egy 12 kW-os, 300 fordulat/perc-es egység esetében, amely folyamatos, kültéri vagy félig kültéri megújuló energiaellátási feladatra készült, több tervezési jellemző is közvetlenül releváns:

• Nincs forgórész-oldali villamos veszteség: Mivel a forgórész-mágneses mező állandó, nem indukált, így nincs másodlagos vezetőveszteség a forgórész oldalán, ami alacsonyabb üzemelési hőmérsékletet eredményez ugyanazon terhelés mellett, mint egy hasonló, indukciós elven működő gép.

• Csapágyélettartam: Az ENNENG motorjai és generátorai szabványosan SKF vagy FAG csapágyakat használnak, amelyek támogatják a meghosszabbított karbantartási időközöket folyamatos üzemmódban (S1).

• Védettség és szigetelési osztály: E típusú egységek általában IP55 védettséggel és F-osztályú szigeteléssel készülnek szabványként, ami megfelel az Egyesült Királyságban található vízerőművek és szélerőművek jellemző, változó páratartalmú és hőmérsékletű körülményeinek.

• Kompakt nyomatéksűrűség: Mivel a gépet alacsony fordulatszámon történő közvetlen kapcsolásra tervezték, összehasonlításképpen magas nyomatékot kell előállítania egységnyi térfogatra – ezt a tervezési követelményt a pólusszám és a mágneses kör optimalizálása éri el, nem pedig külső fogaskerék-hajtás hozzáadásával.

Az Egyesült Királyságban székhellyel rendelkező ügyfél számára személyre szabott megoldás

Az adott helyszínre szabott sebesség- és teljesítménykövetelmények pontos illesztése

A jelen projekt számára szállított 12 kW / 300 fordulat/perc névleges érték a vevő turbinajellemzőihez igazított specifikációt tükrözi, nem pedig egy standard katalógusbeli választást. Az ENNENG egyedi állandó mágneses generátorainak mérnöki folyamata a helyszín mechanikai bemeneti paramétereiből indul ki – forgási sebesség, rendelkezésre álló nyomaték és várható üzemciklus –, mielőtt a pólusszám, a tekercselési kialakítás és a ház mérete véglegesítésre kerül.

Szállítási formátum

A generátort szokásos lábas rögzítésű (B3 típusú) házzal és tömített csatlakozódobozzal szállították, így egyszerűen integrálható a vevő meglévő mechanikai és villamos berendezésébe anélkül, hogy egyedi rögzítőadapterre lenne szükség.

Munkaügyi partnerség az ENNENG-gel

Az alacsony sebességű, fogaskerék nélküli állandómágneses generátorok alkalmazása messze túlmutat egyetlen brit projektön: hasonló konfigurációkat kis vízerőművekben, alacsony szélsebességű szélturbinákban és dízelmotoros generátorok utólagos felszerelésénél is használnak, ahol a mechanikai bonyolultság és a karbantartás csökkentése elsődleges cél. A rendszerintegrátorok és a megújuló energiával foglalkozó fejlesztők számára – akik generátorválasztási lehetőségeket értékelnek elosztott energiaellátási projektekhez – egy egyedi teljesítményre méretezett állandómágneses generátor közvetlen alternatívát kínál a fogaskerékkel csatlakoztatott indukciós generátorokhoz, különösen ott, ahol a karbantartáshoz való hozzáférés korlátozott. Ez a 12 kW-os, 300 rpm-es egység, amelyet egy brit ügyfélnek szállítottak, tükrözi az ENNENG megközelítését: a generátor tervezését a projekt tényleges mechanikai bemeneti feltételeihez igazítják, így fogaskerék nélküli, közvetlen csatlakozású megoldást nyújtva megbízható, hosszú távú üzemelésre.

A kis vízerőművek, szélerőművek vagy más alacsony sebességű megújuló energiaprojektek fejlesztői és rendszerintegrálói szívesen fordulhatnak az ENNENG mérnöki csapatához egyedi állandómágneses generátorok műszaki specifikációinak megbeszélésére – például teljesítménytartomány, sebességillesztés, feszültségkimenet és mechanikai kapcsolódási követelmények tekintetében a konkrét turbinához vagy hajtómotorhoz.

GYIK

K: Az ENNENG szállíthat-e egyedi teljesítmény- és fordulatszám-tartományú állandómágneses generátorokat?

V: Igen, a tartományokat az ügyfél turbinájának fordulatszám- és nyomatékigényeihez igazítjuk.

K: Miért érdemes alacsony sebességű generátort használni egy szabványos generátorhoz csatlakozó fogaskerék-hajtómű helyett?

V: Ez megszünteti egy mechanikai meghibásodási pontot, és csökkenti a hajtáslánc karbantartási igényét.

K: Milyen csapágygyártók márkájú csapágyakat használ az ENNENG generátorainál?

V: Az SKF vagy FAG csapágyakat használjuk szabványosan a hosszabb szolgáltatási élettartam érdekében.

K: Mi a szabványos védettségi fokozat ezeknél az egységeknél?

V: IP55 védettségi fokozat és F-osztályú szigetelés szabványos a kültéri megújuló energiafelhasználásra.

K: Megfelelő-e a generátor közvetlen csatlakoztatásra egy turbinatengelyhez?

V: Igen, az egység úgy készült, hogy közvetlenül csatlakoztatható anélkül, hogy köztes fogaskerék-hajtás szükséges lenne.