La energía eólica se ha convertido en una piedra angular de la combinación de energías renovables a nivel mundial, con turbinas que alcanzan capacidades de varios megavatios y diámetros de rotores superiores a 150 metros. 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 engineeringEl enrollamiento de estatores para estos generadores masivos es un reto de fabricación formidable, que requiere máquinas de enrollamiento de estatores de trabajo pesado que puedan manejar grandes conductores de cobre de sección transversal.Estacas de núcleo de varias toneladasEste artículo se sumerge en el mundo de los equipos de enrollamiento de estatores de turbinas eólicas y cómo garantiza que estos gigantes de la energía verde funcionen sin problemas durante décadas.
A diferencia de los motores pequeños, los estatores de los generadores de aerogeneradores emplean bobinas formadas o barras de Roebel hechas de múltiples hebras de conductor de cobre rectangular, aisladas con cintas basadas en mica y sistemas de resina.Sin embargo, en algunos generadores de gama media y DFIG, los devanados distribuidos de cuerda aleatoria utilizando alambre magnético redondo o rectangular son todavía comunes.La máquina de devanado de estator para estas aplicaciones es un sistema de estilo pórtico o giratorio rotativo construido específicamente que inserta bobinas preformadas, o las enrolla directamente en las ranuras del núcleo.
Para la inserción directa de la bobina, la máquina utiliza actuadores hidráulicos o servoeléctricos para empujar las bobinas en las ranuras del estator.y la máquina de devanado guía cuidadosamente las patas de la bobina en su lugar sin dañar el aislamientoEl proceso requiere un alto grado de coordinación y control de la fuerza.Las máquinas de devanado de estator modernas utilizan transductores de presión y alineación láser para garantizar que las bobinas estén correctamente colocadasUna bobina que no está completamente insertada conduce a bolsas de aire, descarga parcial y eventual fallo del aislamiento, un riesgo inaceptable en una góndola a 100 metros sobre el suelo.
Para el enrollamiento continuo del alambre en el estator, la máquina puede emplear un gran brazo giratorio que alimenta el alambre a medida que el estator se indexa.la máquina de enrollamiento del estator debe tener una masa, base rígida y rodamientos de precisión que pueden girar sin problemas la pieza de trabajo.La tensión de enrollamiento para el alambre de calibre pesado debe ser lo suficientemente alta como para producir una bobina densa, pero con un control preciso para evitar la tensión de aislamiento.
Los generadores de turbinas eólicas funcionan a voltaje medio (generalmente de 690V a 3300V), y los sistemas conectados a la red están sujetos a picos de voltaje por interrupción del convertidor y rayos.No se puede exagerar el papel de la bobina de estator para preservar la integridad del aislamientoDurante todo el proceso de enrollamiento, debe evitar cualquier grieta, abrasión o torsión en el aislamiento de giro.la aplicación de un ensayo de corriente continua de bajo voltaje durante el enrollamiento para detectar cualquier incumplimiento en el instante en que se produzcaSi se detecta un fallo, la máquina se detiene inmediatamente, lo que permite al operador de enrollamiento reparar el aislamiento antes de que la bobina esté completamente insertada.
La formación de los devanados y la unión de bobinas para soportar anillos también son pasos críticos.Las máquinas de bobinado modernas integran estaciones de atado automatizadas que utilizan cordones de poliéster o fibra de vidrio para atar firmemente las extensiones de la bobinaLas fuerzas electromagnéticas pueden ser enormes durante las fallas de la red, por lo que el patrón de lazo y la tensión se controlan cuidadosamente.
En las aplicaciones eólicas marinas, los generadores de PM de accionamiento directo son preferidos por su bajo mantenimiento, ya que eliminan la caja de cambios.Sus estatores tienen un diámetro muy grande (varios metros) y un alto número de polosEl enrollamiento del estator para un generador de PM de accionamiento directo a menudo implica el enrollamiento de dientes individuales y segmentados utilizando una máquina de enrollamiento de agujas y luego ensamblar los dientes en un anillo.Este enfoque segmentado permite un alto llenado de ranuras y un manejo más fácilLa máquina de enrollamiento de estator utilizada para cada segmento es una enrolladora de aguja especializada que puede acomodar una longitud de diente de más de un metro, con una guía de alambre que telescopia y se retrae con precisión.La máquina asegura que cada diente masivo reciba la misma colocación de enrollamiento, que es crucial para el equilibrio magnético del generador.
El enrollamiento manual de grandes bobinas de estatores es ergonómicamente peligroso e inconsistente.aislamiento de recorteLos robots colaborativos (cobots) trabajan cada vez más junto a estas máquinas, manejando tareas como la guía de alambre y el manejo de materiales.Los sistemas de control de la máquina incluyen bloqueos de seguridad y cortinas de luz para proteger a los operadores de las piezas en movimiento, que cumplen con las estrictas normas de seguridad de la fabricación industrial.
La máquina de enrollamiento de estatores de gran capacidad para generadores de aerogeneradores combina la fuerza bruta con una precisión delicada.y contribuye al funcionamiento infalible de las turbinas eólicas que deben generar energía durante 20 años o más con una intervención mínimaA medida que la energía eólica continúa su crecimiento exponencial, las máquinas que hacen girar los corazones de estos generadores seguirán siendo un eslabón crítico en la cadena de energía sostenible.garantizar que la promesa de energía limpia se cumpla con cada rotación de las palas.
