Se presenta el diseño de un generador de flujo axial e imanes permanentes para aplicaciones eólicas. El diseño está orientado a que la máquina genere a partir de bajas velocidades de viento, lo cual reduce la razón de transmisión del mecanismo elevador de velocidad, lo que mejora el rendimiento del sistema eólico. Para lograr una mayor potencia del generador se trabaja con ondas de flujo trapezoidal, las que se logran con una adecuada geometría de los imanes permanentes.
Se considera aleación amorfa para el circuito magnético del generador, lo que favorece la disminución de las pérdidas por histéresis. La máquina se diseña con siete fases y tres devanados independientes, cada uno de los cuales se conecta a un rectificador tipo puente de catorce pulsos, los que a su vez se pueden conectar en serie con el fin de aumentar la tensión en bornes del generador.
Se considera aleación amorfa para el circuito magnético del generador, lo que favorece la disminución de las pérdidas por histéresis. La máquina se diseña con siete fases y tres devanados independientes, cada uno de los cuales se conecta a un rectificador tipo puente de catorce pulsos, los que a su vez se pueden conectar en serie con el fin de aumentar la tensión en bornes del generador.
APORTACIONES AL ESTUDIO DE LAS MAQUINAS ELECTRICAS DE FLUJO AXIAL MEDIANTE LA APLICACION DEL METODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS. TESIS DOCTORAL. Eduardo Frías Valero. Departamento de Ingeniería Eléctrica. UPC. Año 2.004
Las ventajas de las máquinas axiales se presentan cuando se dan las siguientes condiciones:
• Elevado número de polos
• Baja velocidad
• Geometría exterior con pequeña longitud comparada con el radio
• Geometrías con radio interior y exterior similares
• Grandes radios
• Elevado número de discos
Aerogeneradores
Los generadores convencionales de los aerogeneradores operan generalmente a altas revoluciones, necesitando trenes reductores para adecuarlas a la velocidad de la turbina. Este tipo de solución, a parte de ruidosa, requiere mantenimiento constante y mantener la lubricación, lo que redunda en un coste elevado.
Cuanto mayor es la potencia de la turbina más baja es su velocidad de giro, por ejemplo, las turbinas de 300 kW operan a velocidades alrededor de 40 rpm, mientras que las de 10 kW tienen una velocidad de operación de 400-800 rpm.
Debido a la especial configuración de este tipo de generación, donde el generador se encuentra situado en la cumbre de una torre, el criterio de peso de la máquina es crítico. Los criterios generales para este tipo de generadores son:
• Bajo coste.
• Poco peso.
• Bajas velocidades de rotación.
• Elevados pares.
• Operación normal en régimen de velocidad variable.
De todo lo expuesto se deduce que las máquinas axiales, caracterizadas por su elevada densidad de par, y por la capacidad de poder incluir un elevado número de polos, se adecuan perfectamente a esta aplicación. Con la ventaja añadida de que empleando un elevado número de polos pueden conectarse directamente al eje de la turbina, sin necesidad de emplear reductores mecánicos.
Aplicación de máquinas axiales a los generadores
La velocidad de giro de las turbinas en los aerogeneradores está sujeta a un régimen variable impuesto por la velocidad del viento, que sigue una distribución de probabilidad de Weibull. Esta función de probabilidad depende de:
• El lugar donde se encuentra el aerogenerador.
• La velocidad media del viento.
• La velocidad nominal del viento.
Lo anterior significa, que estos generadores se deben diseñar para todo el rango de velocidades que proporciona el viento y no para un punto de operación específico.
Para cumplir con el primer condicionante de los aerogeneradores, el coste, la máquina axial que más se adecua es la de estator toroidal, sin ranuras y bobinado tipo toroidal. Además es conveniente que la construcción tanto de estator como de rótor sea modular, es decir, construir los polos por separado con el fin de poder emplear matrices y bobinadoras más sencillas y de mayor ratio de producción.
Es decir, la máquina se construiría a base de pares de polos individuales, montados sobre fijaciones que presentasen las características mecánicas necesarias para resistir los esfuerzos de atracción entre polos.
El documento completo en la dirección www.tdr.cesca.es/TESIS_UPC/AVAILABLE/...//05Efv05de23.pdf
Esta bueno el articulo....pero creo que hace falta imagenes, como para hacernos una idea del generador....yo buscare unas y las colgare...
ResponderEliminaratt Patricia