Pablo Software Solutions
 
Prądnice i Silniki z Magnesami Trwałymi
Copyright (c) 2013 by Komel All Rights reserved
Prądnice z magnesami trwałymi                          Silniki z magnesami trwałymi


Produkcja maszyn z magnesami trwałymi została zapoczątkowana przez KOMEL w roku 2004 i od tego czasu zostało wyprodukowanych kilka tysięcy sztuk. 3-fazowe prądnice synchroniczne z magnesami trwałymi są przeznaczone do zastosowania głównie w małych elektrowniach wiatrowych bądź wodnych, a także w innych zespołach elektromaszynowych.
Poniżej, przedstawiamy kilka ważnych informacji, dotyczących naszych prądnic.
Nasze prądnice są maszynami 3-fazowymi i budowane są z wykorzystaniem kadłubów standardowych produkowanych w Polsce. Ich stopień ochrony przed warunkami atmosferycznymi to IP54, co oznacza że:
- kadłub zapewnia częściową ochronę przed wnikaniem pyłów,
- kadłub zapewnia ochronę przed rozbryzgiwaną wodą.

Istnieje możliwość wykonania różnej formy obudowy (montażowej), np. "kołnierzowej", "na łapach" lub "kołnierzowo-łapowej" oraz istnieją dwie możliwości pracy (pozioma lub pionowa). Wykonanie standardowe jest "na łapach", przy pracy poziomej. Należy pamiętać, że każde wykonanie obudowy generatora inne niż standardowe, obarczone jest dodatkowymi kosztami.

Prądnice cechuje bardzo wysoka sprawność (do 97%), znacznie wyższa niż prądnic asynchronicznych lub prądu stałego. Tak wysoka sprawność powoduje, iż straty przy przetwarzaniu energii wiatru na energię elektryczną są małe. Stosując nasze prądnice uzyskuje się więcej energii elektrycznej niż miałoby to miejsce przy zastosowaniu prądnic innego rodzaju. Prądnice jako nowoczesne i efektywne źródło energii, nagrodzone zostały Medalem Prezesa SEP na Międzynarodowych Targach Kieleckich ENEX - Nowa Energia.

Prądnice z magnesami trwałymi generują napięcie liniowo zależne od prędkości obrotowej. Przy znamionowej prędkości obrotowej i znamionowym obciążeniu, na zaciskach prądnicy uzyskiwane jest napięcie znamionowe, natomiast przy dalszym wzroście prędkości obrotowej napięcie na jej zaciskach nadal rośnie, gdyż sama prądnica nie jest wyposażona w żaden ogranicznik prędkości obrotowej czy napięcia. Należy to mieć na uwadze przy projektowaniu np. małej elektrowni wiatrowej.

Prądnice standardowo są zaprojektowane na napięcie znamionowe 3x400 V. Możliwe jest również, takie uzwojenie prądnicy, aby przy określonej prędkości obrotowej uzyskiwała wymagane napięcie (wg życzenia klienta). Należy jednak mieć na uwadze, że napięcie i częstotliwość na zaciskach wyjściowych prądnicy wzrastają liniowo ze wzrostem prędkości obrotowej wirnika maszyny.
Przy prędkości znamionowej generowane napięcie 3-fazowe ma częstotliwość 50 Hz (chyba, że jest określone inaczej).

Prądnica nie jest wyposażona w regulator prędkości obrotowej, regulator częstotliwości czy napięcia, ani regulację układu wzbudzenia (zastosowane magnesy trwałe).

Napięcie można regulować jedynie poprzez zmianę prędkości obrotowej wirnika prądnicy (przy stałym obciążeniu) lub na wyjściu prądnicy zastosować odpowiedni przekształtnik. Przy zmianie prędkości obrotowej, zmienia się również częstotliwość generowanego napięcia. Bezpośrednio z prądnicy można zasilać rezystancyjne odbiorniki grzewcze. Zasilanie odbiorników wymagających odpowiedniej jakości napięcia zasilającego (stała wartość skuteczna i częstotliwość) wymaga zastosowania dodatkowej przetwornicy elektronicznej (przekształtnika).
Prądnica może pracować w obydwu kierunkach wirowania wirnika.

Przy prędkościach mniejszych od znamionowej prądnica nadal dostarcza energię, ale przy niższym napięciu i niższej częstotliwości. Moc osiągana z prądnicy przy niższej prędkości obrotowej jest także mniejsza od znamionowej.

Prądnice są bezobsługowe i ich żywotność ograniczają jedynie względy mechaniczne - łożyska (oczywiście po wymianie łożysk mogą pracować nadal). Jednak wymiany łożysk muszą dokonać odpowiednio do tego przeszkolone osoby (serwis gwarancyjny i pogwarancyjny KOMEL), ze względu na to, iż prądnice posiadają specyficzne wirniki, które podczas demontażu można łatwo uszkodzić.
Gwarancji udzielamy na 2 lata od chwili zakupu. Do każdej prądnicy dołączona jest odpowiednia instrukcja obsługi, wraz z warunkami gwarancji. Prądnice oznakowane są znakiem bezpieczeństwa CE, który wymaga Unia Europejska.

Cenę prądnicy kalkulujemy każdorazowo, przy konkretnym zapytaniu.
W tym celu prosimy podać moc znamionową prądnicy, znamionową prędkość obrotową, znamionowe napięcie i częstotliwość, formę wykonania (kołnierzową, na łapach lub kołnierzowo-łapową) oraz sposób posadowienia (pionowe lub poziome).
                                                                                                                            
                                                    dokumentacja techniczno-ruchowa
                                                                  gabaryty prądnic
                                                          
Bezrdzeniowy generator tarczowy - charakterystyczną cechą generatora jest jego modułowa konstrukcja tzn. generator o mocy
4 kW zbudowany jest z dwóch modułów 2 x 2 kW. Stojan wykonany jest jako bezrdzeniowy (brak materiału ferromagnetycznego) dzięki czemu uzyskujemy całkowity brak momentu zaczepowego oraz sinusoidalny rozkład indukcji magnetycznej w szczelinie powietrznej. Ze względu na dużą średnicę tarcz generator ten z powodzeniem znajduje zastosowanie w wolnoobrotowych, przydomowych elektrowniach wiatrowych o pionowej osi obrotu.

Dane znamionowe 1 modułu generatora

Moc pozorna znamionowa                  S = 1700 VA
Prędkość obrotowa znamionowa         n = 90 obr/min
Sprawność znamionowa                   
eta = 71%
Prąd znamionowy                              I = 4.5 A
Napięcie międzyfazowe znamionowe   U = 220 V
Napięcie biegu jałowego                    Ubj = 250 V
Masa generatora 4 kW (2moduły)
      m = 155 kg
Moment bezwładności                        J = 4,1 kg*m2


W Komelu opracowano prototyp nowoczesnego, wolnoobrotowego generatora synchronicznego z magnesami trwałymi, przeznaczonego do zastosowania w małych i mikro hydroelektrowniach. Generator ten jest przyłączany do sieci energetycznej za pośrednictwem dedykowanego przemiennika częstotliwości. Zastosowanie nowoczesnego rozwiązania zespołu prądotwórczego (generator synchroniczny + przemiennik częstotliwości) skutkuje znaczącym podniesieniem sprawności wytwarzania energii elektrycznej w tychże elektrowniach.
Nowe rozwiązanie zespołu prądotwórczego jest szczególnie polecane dla tych mini i mikro hydroelektrowni, w których zastosowano tzw. turbiny śmigłowe. W polskich warunkach hydrologicznych, charakteryzujących się z reguły niską wysokością spadu wody oraz z uwagi na stosunkowo niskie wymagane koszty inwestycyjne, najbardziej opłacalne jest zastosowanie właśnie turbin śmigłowych. Są to turbiny podobne konstrukcyjnie do turbin Kaplana, a główną różnicą jest brak możliwości regulacji kąta nachylenia łopat w turbinach śmigłowych. Istotną wadą turbin śmigłowych jest to, że przy określonych, zwykle z góry narzuconych wartościach spadu i natężenia przepływu wody, wysoką sprawność przetwarzania energii uzyskują one w bardzo wąskim zakresie prędkości obrotowych. Już niewielka odchyłka prędkości obrotowej turbiny od jej wartości optymalnej dla danych warunków wodnych powoduje duży spadek sprawności turbiny.

W celu utrzymania wysokiej sprawności przetwarzania energii, niezależnie od aktualnych warunków wodnych, konieczna jest regulacja (dopasowanie) prędkości obrotowej turbiny śmigłowej. Regulacja prędkości turbiny nie jest możliwa w przypadku klasycznego zespołu prądotwórczego opartego na generatorze asynchronicznym pracującym bezpośrednio na sieć, w którym to rozwiązaniu generator musi pracować ze stałą prędkością obrotową, nieco większą od jego tzw. prędkości synchronicznej. Natomiast możliwość regulacji prędkości obrotowej turbiny wodnej stosownie do zmian warunków wodnych jest jedną z głównych zalet zespołów prądotwórczych bazujących na generatorze synchronicznym z magnesami trwałymi podłączanym do sieci poprzez przemiennik częstotliwości.

Podstawowe dane znamionowe prototypowego generatora synchronicznego z magnesami trwałymi:
- Moc znamionowa PN = 75 kW;
- Współczynnik mocy znamionowy cos j = 1;
- Prędkość obrotowa znamionowa fN = 333 obr/min;
- Sprawność znamionowa hN = 96 %.

Prądnica z magnesami trwałymi typu PMzg13XL-16
Prądnica z magnesami trwałymi typu PMGg200L-24
Prądnica  o mocy 75 kW
z magnesami trwałymi
podczas bada
ń laboratoryjnych
Bezrdzeniowy generator tarczowy
Bezrdzeniowy generator tarczowy
- wymiary gabarytowe
Parametry techniczne
3-fazowych prądnic synchronicznych z magnesami trwałymi

(pobierz plik pdf)
Medal za typoszereg prądnic z magnesami
Sieć Badawcza ŁUKASIEWICZ
Instytut Napędów i Maszyn  Elektrycznych
KOMEL