A energia eólica tornou-se uma pedra angular do mix global de energias renováveis, com turbinas que atingem capacidades de vários megawatts e diâmetros 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 engineeringO enrolamento de estator para estes grandes geradores é um desafio de fabricação formidável, exigindo máquinas de enrolamento de estator pesadas que possam lidar com grandes condutores de cobre de seção transversal,empilhadeiras de núcleo de várias toneladasEste artigo mergulha no mundo dos equipamentos de enrolamento de estatores de turbinas eólicas e como eles garantem que esses gigantes da energia verde funcionem sem falhas por décadas.
Ao contrário dos pequenos motores, os estadores de geradores de turbinas eólicas empregam bobinas formadas ou barras de Roebel feitas de múltiplas cadeias de condutor de cobre retangular, isoladas com fitas à base de mica e sistemas de resina.No entanto, em alguns geradores de gama média e DFIG, os enrolamentos distribuídos de enrolamento aleatório usando arame magnético redondo ou retangular ainda são comuns.A máquina de enrolamento de estator para essas aplicações é um sistema de estilo pórtico ou giratório rotativo construído especificamente para inserir bobinas pré-formadas, ou enrola-os diretamente nas ranhuras do núcleo.
Para a inserção direta da bobina, a máquina utiliza atuadores hidráulicos ou servoelétricos para empurrar bobinas para as ranhuras do estator.e a máquina de enrolamento guia cuidadosamente as pernas da bobina em seu lugar sem danificar o isolamentoO processo requer um elevado grau de coordenação e controlo da força.As máquinas de enrolamento de estator modernas usam transdutores de pressão e alinhamento a laser para garantir que as bobinas estejam colocadas corretamenteUma bobina que não esteja completamente inserida leva a bolsas de ar, descarga parcial e eventual falha do isolamento - um risco inaceitável numa gôndola a 100 metros de altitude.
Para o enrolamento contínuo do fio no estator, a máquina pode empregar um grande braço giratório que alimenta o fio enquanto o estator é indexado.a máquina de enrolar o estator deve ter uma massa, base rígida e rolamentos de precisão que podem girar suavemente a peça.A tensão de enrolamento para fio de calibre pesado deve ser suficientemente alta para produzir uma bobina densa, mas precisamente controlada para evitar a tensão de isolamento.
Os geradores de turbinas eólicas operam a média tensão (normalmente de 690V a 3300V) e os sistemas ligados à rede estão sujeitos a picos de tensão de comutação do conversor e de raios.O papel da máquina de enrolar o estator na preservação da integridade do isolamento não pode ser exageradoDurante todo o processo de enrolamento, deve evitar qualquer arranhão, abrasão ou torção no isolamento de viragem.Aplicar um ensaio de corrente contínua de baixa tensão durante o enrolamento para detectar qualquer ruptura no instante em que ocorrerSe for detectada uma falha, a máquina para imediatamente, permitindo ao operador de enrolamento reparar o isolamento antes de a bobina ser completamente inserida.
A formação de enrolamentos finais e a ligação de bobinas para suportar anéis também são passos críticos.As máquinas de enrolamento modernas incorporam estações de laço automatizadas que usam fio de poliéster ou fibra de vidro para ligar firmemente as extensões da bobina, impedindo o movimento causado por forças eletromagnéticas durante a operação do gerador.
Em aplicações eólicas offshore, os geradores de PM de acionamento direto são favorecidos por sua baixa manutenção, pois eliminam a caixa de velocidades.Seus estadores têm um diâmetro muito grande (vários metros) e uma alta contagem de polosO enrolamento do estator para um gerador de PM de acionamento direto geralmente envolve enrolar dentes individuais e segmentados usando uma máquina de enrolamento de agulha e, em seguida, montar os dentes em um anel.Esta abordagem segmentada permite um alto preenchimento do espaço e um manuseamento mais fácilA máquina de enrolar estator utilizada para cada segmento é uma enroladora de agulha especializada que pode acomodar um comprimento de dente de mais de um metro, com um guia de fio que telescopia e retira com precisão.A máquina garante que cada dente maciço recebe colocação de enrolamento idêntico, que é crucial para o equilíbrio magnético do gerador.
A enrolagem manual de grandes bobinas de estator é ergonomicamente perigosa e inconsistente.isolamento de corteOs robôs colaborativos (cobots) estão a trabalhar cada vez mais ao lado destas máquinas, a lidar com tarefas como a orientação de fios e a manipulação de materiais.Os sistemas de controlo da máquina incluem bloqueios de segurança e cortinas de luz para proteger os operadores de peças em movimento, cumprindo as normas de segurança mais rigorosas da fabricação industrial.
A máquina de enrolar estator pesado para geradores de turbinas eólicas combina força bruta com uma precisão delicada.e contribui para o funcionamento inadequado das turbinas eólicas que devem gerar energia durante 20 anos ou mais com intervenção mínimaÀ medida que a energia eólica continua o seu crescimento exponencial, as máquinas que giram os corações destes geradores continuarão a ser um elo crítico na cadeia de energia sustentável,garantir que a promessa de energia limpa seja cumprida a cada rotação das lâminas.
