L'energia eolica è diventata una pietra angolare del mix globale di energie rinnovabili, con turbine che raggiungono capacità di più megawatt e diametri del rotore superiori a 150 metri. Inside every wind turbine nacelle sits a generator—often a doubly-fed induction generator (DFIG) or a direct-drive permanent magnet synchronous generator—whose stator is a monument of electromechanical engineeringLa bobinazione dello statore per questi generatori massicci è una sfida di produzione formidabile, che richiede macchine di bobinazione dello statore per lavori pesanti in grado di gestire grandi conduttori di rame a sezione trasversale.piastre di carbone da più tonnellateIn questo articolo si approfondisce il mondo dell'attrezzatura di avvolgimento dello statore delle turbine eoliche e di come essa garantisce che questi giganti dell'energia verde funzionino perfettamente per decenni.
A differenza dei piccoli motori, gli statori dei generatori di turbine eoliche utilizzano bobine formate o barre di Roebel realizzate con più fili di conduttore di rame rettangolare, isolati con nastri a base di mica e sistemi di resina.Tuttavia, in alcuni generatori di fascia media e DFIG, sono ancora comuni avvolgimenti distribuiti con avvolgimento casuale utilizzando fili magnetici rotondi o rettangolari.La macchina di avvolgimento dello statore per queste applicazioni è un sistema appositamente costruito in stile portiere o rotante che inserisce bobine preformate, o li avvolge direttamente nelle fessure del nucleo.
Per l'inserimento diretto della bobina, la macchina utilizza attuatori idraulici o servo-elettrici per spingere le bobine negli slot dello statore.e la macchina di avvolgimento guida attentamente le gambe della bobina in posizione senza danneggiare l'isolamento- per la fissazione delle bobine vengono poi inseriti dei cunei; questo processo richiede un elevato grado di coordinamento e di controllo della forza;Le moderne macchine di avvolgimento dello statore utilizzano trasduttori di pressione e allineamento laser per garantire che le bobine siano posizionate correttamenteUna bobina non completamente inserita porta a sacche d'aria, scariche parziali ed eventuali guasti dell'isolamento, un rischio inaccettabile in una gondola a 100 metri di quota.
Per avvolgere continuamente il filo nello statore, la macchina può impiegare un grande braccio rotante che alimenta il filo mentre lo statore è indicizzato.la macchina di avvolgimento dello statore deve avere una massa, base rigida e cuscinetti di precisione in grado di ruotare senza intoppi il pezzo da lavorare.La tensione di avvolgimento per il filo pesante deve essere sufficientemente elevata da produrre una bobina densa ma controllata con precisione per evitare lo sforzo di isolamento.
I generatori di turbine eoliche funzionano a media tensione (in genere da 690V a 3300V) e i sistemi collegati alla rete sono soggetti a picchi di tensione da commutazione del convertitore e fulmini.Il ruolo della stator winding machine nel preservare l'integrità dell'isolamento non può essere sopravvalutatoDurante il processo di avvolgimento, deve evitare eventuali ferite, abrasioni o pieghe nell'isolamento del giro.l'applicazione di una prova di corrente continua a bassa tensione durante l'avvolgimento per rilevare qualsiasi violazione nel momento in cui si verificaSe viene rilevato un difetto, la macchina si ferma immediatamente, consentendo all'operatore di avvolgimento di riparare l'isolamento prima che la bobina sia completamente inserita.
Anche la formazione di avvolgimenti finali e il legame delle bobine per sostenere gli anelli sono fasi critiche.Le macchine di avvolgimento moderne integrano stazioni di legatura automatiche che utilizzano un cavo di poliestere o fibra di vetro per legare strettamente le estensioni della bobina, impedendo il movimento causato dalle forze elettromagnetiche durante il funzionamento del generatore.
Nelle applicazioni eoliche offshore, i generatori PM a propulsione diretta sono preferiti per la loro bassa manutenzione, in quanto eliminano il cambio.I loro statori hanno un diametro molto grande (diversi metri) e un alto numero di poliIl ripiegamento dello statore per un generatore di PM a azionamento diretto comporta spesso il ripiegamento di denti singoli e segmentati utilizzando una macchina di ripiegamento con ago e quindi il montaggio dei denti in un anello.Questo approccio segmentato consente un riempimento elevato degli slot e una gestione più facileLa macchina di avvolgimento dello statore utilizzata per ciascun segmento è un avvolgitore ad ago specializzato che può ospitare una lunghezza del dente di oltre un metro, con una guida del filo che telescopi e si ritira con precisione.La macchina assicura che ogni dente massiccio riceve posizionamento di avvolgimento identico, che è cruciale per l'equilibrio magnetico del generatore.
L'avvolgimento manuale di grandi bobine di statore è ergonomicamente pericoloso e incoerente.isolamento di taglioI robot collaborativi (cobot) lavorano sempre più a fianco di queste macchine, svolgendo compiti come la guida dei fili e la movimentazione dei materiali.I sistemi di controllo della macchina comprendono blocchi di sicurezza e tende di luce per proteggere gli operatori dalle parti in movimento, che soddisfano le severe norme di sicurezza della produzione industriale.
La macchina di avvolgimento statore per generatori di turbine eoliche combina la forza bruta con una delicata precisione, gestisce in modo affidabile conducenti di rame massicci, protegge l'isolamento ad alta tensione,e contribuisce al funzionamento senza errori delle turbine eoliche che devono generare energia per 20 anni o più con un intervento minimoMentre l'energia eolica continua la sua crescita esponenziale, le macchine che guidano i generatori rimarranno un anello cruciale nella catena energetica sostenibile.garantire che la promessa di energia pulita sia soddisfatta ad ogni rotazione delle pale.
