Progettare un generatore

Studio e sviluppo di un generatore elettrico pensato ad hoc per una turbina eolica ad asse ‘fisso’ verticale

La richiesta del committente

Sviluppare un generatore elettrico ad-hoc pensato per una turbina eolica ad asse ‘fisso’ verticale. Attraverso un approccio multidisciplinare è stato possibile individuare e sviluppare una soluzione innovativa, che hanno portato alla prototipazione e al test di un generatore elettrico in grado di massimizzare l’energia elettrica iniettata in rete, preservando la capacità dell’aerogeneratore di auto-avviarsi anche in condizioni di bassa ventosità.
La realizzazione del progetto ha richiesto circa tre mesi di lavoro.

La richiesta dell’azienda prevedeva la realizzazione di un generatore elettrico con le seguenti  che rispettasse una serie di caratteristiche quali:

• potenza attiva erogata al regime nominale;
• geometrie e dimensioni;
• cogging torque massima;
• parametri massimi di rotazione tensione corrente;
• sensori e sistemi di controllo;
• condizioni ambientali di funzionamento.

Risposta Romagna Tech al problema

Competenze messe in campo:
Il gruppo di lavoro è stato composto da un mix di collaboratori Romagna Tech e professionisti impegnati nella realizzazione delle attività di progettazione elettrica e meccanica, sotto la supervisione di un unico Project Manager Romagna Tech.

Approccio

(fattibilità, progettazione, sviluppo, dimostratore, prototipazione…):
Attraverso un approccio simulativo è stato possibile individuare preliminarmente le configurazioni e soluzioni elettro-meccaniche più promettenti. Sfruttando i risultati ottenuti attraverso l’analisi simulativa è  stata attivata una fase di progettazione esecutiva, finalizzata all’industrializzazione del generatore elettrico. I test a banco effettuati, infine, sono stati implementati per verificare il soddisfacimento dei requisiti iniziali di progetto.

Sviluppo del progetto

Fasi di sviluppo ed attività principali:

Il progetto è stato diviso in 2 fasi:

• simulazione e progetto elettrico/meccanico esecutivo;
• caratterizzazione e verifica a banco del generatore prototipato.

Attraverso il progetto in questione è stato possibile fornire al cliente un prototipo di generatore elettrico progettato sulla base delle caratteristiche dell’aerogeneratore eolico ad albero fisso in fase di industrializzazione da parte del cliente stesso. La fase di progettazione elettrica ha permesso di ottimizzare, attraverso successive simulazioni, le caratteristiche elettriche e meccaniche del generatore ed avere una validazione preliminare del soddisfacimento dei requisiti di progetto. La progettazione è stata inoltre realizzata con l’obiettivo di minimizzare i costi di industrializzazione del generatore. Il prototipo testato  è risultato capace di generare le potenze richieste dal cliente sia nell’impiego con inverter attivo che con inverter passivo. I test svolti a banco hanno inoltre permesso di verificare il generale soddisfacimento delle specifiche concordate ad inizio progetto.

Output

Step 1:

• progetto analitico e simulativo del generatore;
• disegni esecutivi delle componenti magnetiche e meccaniche;
• disegno esecutivo dell’avvolgimento.

Step 2:

• misure di resistenza di fase, induttanze di fase, costante di coppia;
• caratterizzazione termica;
• misura della “cogging torque”;
• test coppia resistente massima.

Possibili campi applicativi della tecnologia sviluppata

Studi e applicazioni inerenti lo sviluppo di generatori elettrici, produzione di energia rinnovabile.