Індивідуальний постійномагнітний генератор потужністю 12 кВт і швидкістю обертання 300 об/хв для проекту відновлюваних джерел енергії у Великобританії

Компанія ENNENG завершила створення індивідуального постійномагнітного генератора потужністю 12 кВт і частотою обертання 300 об/хв для клієнта з Великобританії. Цей пристрій був розроблений як генератор низькошвидкісного безпосереднього приводу — конфігурація, яка зазвичай потрібна для малих гідро- та вітроенергетичних установок, де первинний двигун (водяна турбіна або вітровий ротор) працює при швидкостях значно нижчих за типовий діапазон для стандартних асинхронних генераторів.

Готовий пристрій має корпус із чавуну з опорною підставою, герметичну клемну коробку та вихідний вал з одного боку, що відповідає горизонтальному розташуванню й призначенням для безпосереднього з’єднання з валом турбіни замість використання підвищувального редуктора.

Чому важлива конструкція генератора низькошвидкісного типу

Проблема редуктора у системах відновлюваних джерел енергії

Багато малих гідро- та вітрових систем використовують редуктор для підвищення низької частоти обертання турбіни, щоб відповідати робочій частоті стандартного генератора. Хоча таке рішення працює, воно створює кілька довгострокових проблем: знос шестерень, необхідність мащення, додатковий шум і механічна точка відмови, що збільшує кількість технічних оглядів, особливо на віддалених або важкодоступних об’єктах, типових для розподілених проектів відновлюваних джерел енергії.

Узгодження швидкості генератора з первинним двигуном

Генератор з постійними магнітами може бути спроектований так, щоб ефективно працювати при тій самій частоті обертання, що й турбіна. Це можливо тому, що магнітне поле ротора з постійними магнітами завжди присутнє, на відміну від генератора з зовнішнім збудженням, який залежить від окремого струму збудження й, як правило, працює найкраще лише в межах вужчого діапазону швидкостей. Вилучення редуктора з трансмісії спрощує механічну систему й зменшує кількість компонентів, які потребують обслуговування протягом строку експлуатації обладнання.

Інженерна основа: технологія генераторів з постійними магнітами

Конструкція ротора й статора

Постійні магніти ENNENG використовують статор, виготовлений із ламінацій кремнієвої сталі з мідними обмотками, у парі з ротором, що має попередньо намагнічені постійні магніти, розташовані або на поверхні, або всередині, залежно від вимог до крутного моменту та швидкості обертання для конкретного застосування. Така конструкція дозволяє машині створювати необхідне магнітне поле в повітряному зазорі без зовнішнього збуджувального струму — це базовий принцип роботи, спільний для двигунів та генераторів з постійними магнітами ENNENG: однакова архітектура ротора й статора, але в режимі зворотного перетворення енергії.

Переваги, що стосуються монтажу у Великобританії

Для одиниці потужністю 12 кВт і швидкістю обертання 300 об/хв, призначеної для безперервної експлуатації на відкритому повітрі або напіввідкритих просторах у системах відновлюваних джерел енергії, кілька конструктивних характеристик мають безпосереднє значення:

• Відсутність електричних втрат на стороні ротора: оскільки поле ротора є постійним, а не наведеним, на стороні ротора немає вторинних втрат у провіднику, що забезпечує нижчу робочу температуру порівняно з аналогічним двигуном індукційного типу за однакового навантаження.

• Термін служби підшипників: двигуни та генератори ENNENG у стандартному виконанні оснащені підшипниками SKF або FAG, що забезпечують тривалий інтервал технічного обслуговування у режимі безперервної роботи (S1).

• Ступінь захисту та клас ізоляції: одиниці цього типу зазвичай виготовляються зі ступенем захисту IP55 та ізоляцією класу F як стандарт, що робить їх придатними для експлуатації в умовах змінної вологості й температури, характерних для гідро- та вітроелектростанцій у Великобританії.

• Компактна щільність крутного моменту: оскільки машина проектована для безпосереднього з’єднання при низькій швидкості, вона повинна забезпечувати порівняно високий крутний момент на одиницю об’єму — вимогу, яка реалізується шляхом оптимізації кількості полюсів та магнітного кола, а не додаванням зовнішніх передач.

Індивідуальне вирішення для клієнтів з Великобританії

Відповідність швидкості та потужності, специфічних для об’єкта

Номінальний показник 12 кВт/300 об/хв., наданий для цього проекту, відображає технічні характеристики, підібрані з урахуванням параметрів турбіни замовника, а не стандартний варіант із каталогу. Інженерний процес ENNENG щодо розробки спеціалізованих генераторів постійного струму починається з аналізу механічних параметрів вхідного сигналу на об’єкті — обертальної швидкості, доступного крутного моменту та очікуваного циклу навантаження — перед остаточним визначенням кількості полюсів, конструкції обмотки та розміру корпусу.

Формат поставки

Генератор поставлявся у стандартному корпусі з опорними лапами (тип B3) і герметичним розподільчим ящиком, що забезпечує просту інтеграцію в існуючу механічну та електричну систему замовника без потреби у спеціальному монтажному адаптері.

Співпрацюйте з ENNENG

Генератори з постійними магнітами, що працюють на низьких швидкостях і не мають передач, застосовуються набагато ширше, ніж у межах одного британського проекту: такі конфігурації використовуються в малих гідроелектростанціях, вітрових турбінах для зон із низькою швидкістю вітру та при модернізації дизельних генераторів, де пріоритетом є зменшення механічної складності й обсягів технічного обслуговування. Для системних інтеграторів та розробників відновлюваних джерел енергії, які оцінюють варіанти генераторів для проектів розподіленої генерації, спеціально спроектований генератор з постійними магнітами є безпосередньою альтернативою індукційним генераторам із з’єднанням через редуктор, особливо там, де доступ для технічного обслуговування обмежений. Цей 12 кВт, 300 об/хв блок, поставлений клієнтові з Великої Британії, відображає підхід ENNENG до адаптації конструкції генератора до реальних механічних умов введення в експлуатацію в рамках проекту, забезпечуючи рішення без редуктора з безпосереднім з’єднанням, розроблене для надійної тривалої експлуатації.

Розробники та системні інтегратори, які працюють над проектами малих гідроелектростанцій, вітрових електростанцій або інших проектів відновлюваних джерел енергії з низькою швидкістю, можуть звернутися до інженерної команди ENNENG для обговорення індивідуальних технічних характеристик постійних магнітів генераторів, у тому числі номінальної потужності, узгодження швидкості, вихідної напруги та вимог щодо механічного інтерфейсу для вашої конкретної турбіни або первинного двигуна.

Часті запитання

П: Чи може ENNENG поставляти генератори з постійними магнітами з індивідуальними показниками потужності та швидкості?

В: Так, показники підбираються відповідно до швидкості та вимог щодо крутного моменту турбіни замовника.

П: Чому використовувати генератор з низькою швидкістю замість редуктора зі стандартним генератором?

В: Це усуває один із механічних елементів, що може вийти з ладу, і зменшує обсяг технічного обслуговування у трансмісії.

П: Які марки підшипників використовуються в генераторах ENNENG?

В: Стандартно використовуються підшипники SKF або FAG для забезпечення тривалого терміну служби.

П: Який ступінь захисту є стандартним для цих пристроїв?

В: Стандартним є ступінь захисту IP55 з ізоляцією класу F для використання на відкритому повітрі у системах відновлювальної енергії.

П: Чи підходить генератор для безпосереднього з’єднання з валом турбіни?

В: Так, пристрій розрахований на безпосереднє з’єднання без проміжного редуктора.