Diseño de un generador síncrono con imanes permanentes y rotor exterior de tracción directa para miniturbinas eólicas

Abstract

En este proyecto se realizará el diseño de un generador síncrono de imanes permanentes y rotor exterior para ser instalado en una turbina eólica de eje horizontal. El diseño se basará en una turbina eólica disponible en el mercado, más concretamente, una turbina de la empresa Bornay. También, eléctricamente, se basará en diseñar el generador para que se adapte a un inversor disponible en el mercado, ya que, diseñar un inversor para el generador provocaría un sobrecoste. Una vez seleccionados los elementos en que se basará el diseño del generador, se establecerán unas restricciones con el objetivo de cumplir con las exigencias de la aplicación. De esta manera, durante el transcurso del proyecto, se irán calculando y analizando las características magnéticas y eléctricas que darán forma al generador síncrono, sin olvidarnos de que se ha de adaptar a una turbina eólica e inversor electrico en concreto. Así pues, se determinarán las dimensiones del generador, los materiales empleados y la configuración de características del devanado situado en el estator. Seguidamente, se realizará un modelo en 2D tanto lateral como longitudinalmente del generador diseñado para realizar un estudio de simulación con el programa de elementos finitos FEMM. De estas simulaciones se podrán extraer resultados que determinarán algunos parámetros magnéticos, como también se podrá observar el comportamiento magnético que ocurre dentro del generador en diferentes condiciones de trabajo. Conocidos todos los parámetros característicos de un generador síncrono, se realizará un análisis de los resultados obtenidos con el objetivo de comprobar que estos resultados se adaptan a la aplicación a la que va dirigida. Este análisis será bastante interesante ya que se podrá ver la evolución de la potencia entregada en función de la velocidad del viento, también se podrá ver la variación de la tensión, frecuencia e intensidad de la corriente que hay en la salida del generador y se verá el rendimiento que tendrá el generador en todo su rango de funcionamiento. Finalmente, se ideará como se realizaría el montaje del generador diseñado en la turbina eólica y se estimará el coste económico de los elementos eléctricos que componen la instalación para la generación eólica.