Generador de imanes permanentes frente a autoexcitado
Este artículo puede ser demasiado técnico para que lo entienda la mayoría de los lectores. Por favor, ayuda a mejorarlo para que sea comprensible para los no expertos, sin eliminar los detalles técnicos. (Junio de 2018) (Aprende cómo y cuándo eliminar este mensaje de plantilla)
Un generador síncrono de imanes permanentes es un generador en el que el campo de excitación lo proporciona un imán permanente en lugar de una bobina. El término síncrono se refiere aquí al hecho de que el rotor y el campo magnético giran con la misma velocidad, ya que el campo magnético se genera a través de un mecanismo de imán permanente montado en el eje y la corriente se induce en el inducido estacionario.
Los generadores síncronos son la fuente mayoritaria de energía eléctrica comercial. Suelen utilizarse para convertir la potencia mecánica de turbinas de vapor, turbinas de gas, motores alternativos y turbinas hidráulicas en energía eléctrica para la red. Algunos diseños de turbinas eólicas también utilizan este tipo de generador.
Se denominan generadores síncronos porque f, la frecuencia de la tensión inducida en el estator (conductores del inducido) medida convencionalmente en hercios, es directamente proporcional a las RPM, la velocidad de rotación del rotor que suele expresarse en revoluciones por minuto (o velocidad angular). Si los devanados del rotor están dispuestos de tal manera que producen el efecto de más de dos polos magnéticos, cada revolución física del rotor hace que pasen más polos magnéticos por los devanados del inducido. Cada paso de un polo norte y sur corresponde a un “ciclo” completo de oscilación de un campo magnético. Por lo tanto, la constante de proporcionalidad es
Alternador de imanes permanentes
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Un generador síncrono de imanes permanentes es un generador en el que el campo de excitación lo proporciona un imán permanente en lugar de una bobina. El término síncrono se refiere aquí al hecho de que el rotor y el campo magnético giran con la misma velocidad, porque el campo magnético se genera a través de un mecanismo de imán permanente montado en el eje y la corriente se induce en la armadura estacionaria.
Los generadores síncronos son la fuente mayoritaria de energía eléctrica comercial. Suelen utilizarse para convertir la potencia mecánica de turbinas de vapor, turbinas de gas, motores alternativos y turbinas hidráulicas en energía eléctrica para la red. Algunos diseños de turbinas eólicas también utilizan este tipo de generador.
Se denominan generadores síncronos porque f, la frecuencia de la tensión inducida en el estator (conductores del inducido) medida convencionalmente en hercios, es directamente proporcional a las RPM, la velocidad de rotación del rotor que suele expresarse en revoluciones por minuto (o velocidad angular). Si los devanados del rotor están dispuestos de tal manera que producen el efecto de más de dos polos magnéticos, cada revolución física del rotor hace que pasen más polos magnéticos por los devanados del inducido. Cada paso de un polo norte y sur corresponde a un “ciclo” completo de oscilación de un campo magnético. Por lo tanto, la constante de proporcionalidad es
Ventajas del generador síncrono de imanes permanentes
alternan entre producir un polo Sur y un polo Norte hacia el centro. Las letras aparecen en negro cuando el magnetismo es fuerte, y en gris claro cuando el magnetismo es débil. La fluctuación del magnetismo corresponde exactamente a la fluctuación de la tensión de cada fase. Cuando una fase está en su punto máximo, las otras dos tienen la corriente en sentido contrario, a la mitad de tensión. Dado que la temporización de la corriente en los tres imanes está separada por un tercio de ciclo, el campo magnético dará una vuelta completa por ciclo.
La aguja de la brújula (con el polo norte pintado de rojo) seguirá exactamente el campo magnético y dará una vuelta por ciclo. Con una red de 50 Hz, la aguja dará 50 vueltas por segundo, es decir, 50 por 60 = 3000 rpm (revoluciones por minuto).
En la imagen de arriba, de hecho, hemos conseguido construir lo que se llama un motor síncrono de imanes permanentes de 2 polos. La razón por la que se llama motor síncrono es que el imán del centro girará a una velocidad constante que es síncrona con la rotación del campo magnético.
Generador síncrono de imanes permanentes para aerogeneradores
Este ejemplo muestra cómo utilizar un generador síncrono de imanes permanentes (PMSG) para cargar una batería. Se utiliza una fuente de velocidad angular ideal para mantener constante la velocidad del rotor. El subsistema de control utiliza un control orientado al campo para regular el par del PMSG. La referencia de par se obtiene en función de la tensión del dc-link. El estado de carga inicial de la batería es del 25%. El subsistema Scopes contiene scopes que permiten ver los resultados de la simulación.
ModeloResultados de simulación de Simscape LoggingEl gráfico siguiente muestra el par del generador y la tensión y el estado de carga de la batería.Resultados de la simulación en tiempo realEste ejemplo se ha probado en una máquina de destino en tiempo real Speedgoat Performance con una CPU multinúcleo Intel® i7 de 3,5 GHz. Este modelo puede ejecutarse en tiempo real con un tamaño de paso de 50 microsegundos.