Энергия кольца

В Институте ветровой энергии и технологий энергетических систем Общества им. Фраунгофера (Fraunhofer IWES, Германия) испытан прототип кольцевого генератора для морских безредукторных 10-мегаваттных ветровых установок.

Конструкторы генератора нацелились на то, чтобы снизить его массу в три раза, резко сократив массу всей гондолы. Проблема в том, что с увеличением мощности генератора его вес растёт лавинообразно, что выливается в большие расходы на строительство башен и их закрепление на дне, а также дороговизну обслуживания установок.

В новом генераторе используется ротор с неодимовыми магнитами, который имеет форму диска. Зазор между статором и ротором минимизирован с целью повышения индукции (читай: КПД). Инженеры решают непростую задачу: зазор нельзя сокращать до микронных уровней - нужно оставить запас на температурные расширения, вибрации и осевые смещения, которые возможны во время резких порывов ветра.

Изготовленная тестовая модель генератора мощностью 180 кВт оснащена двухметровым алюминиевым ротором. Её статор разделён на 12 секций, каждая из которых снабжена своим инвертором. Напряжённость магнитного поля в пятимиллиметровом зазоре достигает 0,82 Т. В окончательном 10-мегаваттном варианте генератора намечено применить 48 секций, что позволит, соединив инверторы последовательно, подключить ветроустановку напрямик к сети среднего напряжения. Кроме того, разработчики рассчитывают демпфировать вибрации вала, меняя электрические нагрузки на катушки отдельных секций статора. Зазор будет иметь ширину 15 мм, что совсем немного для ротора диаметром 15 м.

Прототип генератора уже прошёл проверку на стенде, показав хорошую управляемость, отличное качество генерируемого напряжения, высокие эффективность и способность подавлять вибрации. Вместо лопастей при тестировании был использован электропривод с редуктором. На следующем этапе намечено исследовать генератор в виртуальной турбине для выбора способа его охлаждения и отработки различных режимов нагрузки.