INSTALACIÓN DE ENERGÍA EÓLICA CON GENERADOR ANULAR.

Instalación de energía eólica con un generador con una potencia de varios 100 kW y que presenta un estator (10),

en el que en el contorno interior o exterior están conformadas ranuras (12) distanciadas entre sí para el alojamiento de un devanado de estator (40), caracterizada porque el devanado está arrollado de modo pasante sin interrupción

Instalación de energía eólica con generador anular.

La presente invención se refiere a una instalación de energía eólica con un generador que presenta un estator, en el que en el contorno interior o exterior están conformadas ranuras distanciadas entre sí para el alojamiento de un devanado del estator. Este tipo de instalaciones de energía eólica son conocidas y son fabricadas y comercializadas por la empresa ENERCON. Adicionalmente, por ejemplo, el documento GB2149595 muestra un alternador de un automóvil en el que el estator está arrollado en un devanado ininterrumpido.

Además se conocen instalaciones de energía eólica con generadores magnéticos permanentes, por ejemplo de la publicación "Direct coupled, permanente magnet generators for wind turbine applications", E. Spooner, A.C. Williamson en IEE proceedings, electric power applications, Institution of electrical engineers, GB, Vol. 143, Nº 1, Enero 1996, Páginas 1-8.

Un procedimiento conocido para la fabricación de devanados de estator en generadores comprende el uso de las denominadas bobinas moldeadas. Estas bobinas moldeadas son devanados individuales del devanado del estator adaptados ya en su forma a las ranuras y a las distancias entre ranuras del estator, que en primer lugar se introducen individualmente en las ranuras, y a continuación se unen entre sí.

Sin embargo, las instalaciones de energía eólica están sometidas siempre durante el funcionamiento a cargas elevadas. A medida que aumenta la velocidad del viento, aumenta la potencia de la instalación de energía eólica, si bien también lo hace al mismo tiempo la carga mecánica. De ello se deriva que la solicitación de la instalación de energía eólica se incremente al mismo tiempo fundamentalmente desde el punto de vista mecánico y eléctrico. A elevadas velocidades del viento, la solicitación mecánica de la instalación es elevada, y al mismo tiempo se genera mucha electricidad, de manera que también la solicitación de los componentes eléctricos es elevada.

En particular, en este caso está especialmente solicitado el generador de la instalación de energía eólica que está sometido a solicitaciones mecánicas y eléctricas. A partir de esta combinación se producen problemas, si, por ejemplo, como consecuencia de corrientes eléctricas generadas elevadas, la temperatura en la región del generador es asimismo elevada, y como consecuencia de la solicitación mecánica se solicitan uniones entre los componentes individuales con oscilaciones. En caso de que por medio de la dilatación térmica se llegue a una holgura o a un aflojamiento insignificante, entonces las cargas mecánicas pueden llevar en este caso a un fallo o incluso pueden provocar daños.

En caso de que esta avería se refiera al devanado del estator, o bien a una fase del mismo, entonces no tiene lugar al menos esta fase para la generación de energía. Adicionalmente se genera una carga asimétrica adicional en el generador, ya que esta fase actúa como consecuencia de la interrupción del mismo modo que en el funcionamiento al ralentí. En este caso no se tienen en cuenta los daños mecánicos por medio de componentes sueltos y libremente móviles, como los manguitos de unión.

Con un estator arrollado en seis fases de un generador con 72 polos resultan 432 bobinas moldeadas, que están unidas entre sí por medio de 864 puntos de unión. Estos puntos de unión están realizados habitualmente como uniones atornilladas, apretadas o soldadas.

Teniendo en cuenta las probabilidades estadísticas (que pueden ser pequeñas), a partir del elevado número de puntos de unión y de las alteraciones de carga permanentes, resulta que incluso en el caso de una fabricación cuidadosa de la unión entre las bobinas moldeadas existe en este caso una fuente de averías considerable. En este caso, en las observaciones existentes sólo se tiene en cuenta un estator. El aspecto de la fabricación en serie pone de manifiesto la probabilidad real de una avería de este tipo.

Así pues, el objetivo de la presente invención es proporcionar un estator con un devanado, en el que los problemas mencionados anteriormente al menos se reduzcan.

Este objetivo se alcanza con una instalación de energía eólica del tipo mencionado al comienzo por medio de un devanado del estator conformado de modo pasante. Gracias a ello se prescinde en particular de medios de unión entre las secciones individuales del devanado de un estator.

En una forma de realización preferida de la invención se arrollan todas las fases en el estator de modo pasante, respectivamente.

Para poder compensar los efectos Kelvin en los devanados individuales, los devanados se fabrican a partir de al menos dos haces de conductores, existiendo en cada haz de conductores una pluralidad de conductores aislados entre sí. Este haz de conductores se introduce en una secuencia prefijada en ranuras del estator, y la secuencia se modifica a distancias igualmente prefijadas, de manera que, de modo alternativo, cada uno de los haces de conductores es afectado por estos efectos de un modo lo más uniforme posible. Por medio de esta influencia uniforme de todos los haces de conductores de una fase se puede prescindir de medidas de compensación.

Para facilitar el manejo del estator durante la fabricación del devanado, y para crear una situación adecuada desde el punto de vista de la psicología de trabajo, el estator se sujeta en un dispositivo de rodamiento, en el que las ranuras están a una altura de trabajo adecuada para la fabricación del devanado, y permite una rotación del estator en la dirección del contorno una medida deseada. Esto se puede llevar a cabo preferentemente usando un accionamiento por motor.

Además está previsto al menos un dispositivo portante para llevar al menos una bobina con hilo para devanado. Este dispositivo portante permite el manejo del hilo para devanado, por ejemplo en forma de haces de conductores, cuya longitud está medida según la invención de tal manera que la fase se puede arrollar en el estator de modo pasante. La longitud requerida para ello de los haces de conductores lleva a un peso considerable que ya no se puede manejar de un modo manual.

Se manejan respectivamente dos tambores con hilo para devanado por tarjetas, para de esta manera poder manejar al mismo tiempo los dos haces de conductores, y un dispositivo portante lleva tres parejas de los tambores con hilo para devanado, de manera que usando un dispositivo portante de este tipo se puede arrollar un sistema de tres fases con dos haces de conductores por fases, respectivamente, en el estator.

Los tambores están dispuestos con el hilo para devanado alrededor de un eje de giro central del dispositivo portante de modo giratorio a su alrededor. Por medio de esta disposición es posible compensar una torsión de los haces de conductores producida a partir del giro del estator en el dispositivo de sujeción por medio de un giro solidario correspondiente de los tambores en los dispositivos portantes.

Otras formas de realización ventajosas de la invención están indicadas en las reivindicaciones subordinadas.

A continuación se explica la invención con más detalle a partir de las figuras. Se muestra:

Figura 1 de modo simplificado, un estator de un generador anular en un dispositivo de sujeción;

Figura 2 una sección transversal a través de un haz de conductores;

Fig. 3a una parte de las ranuras del estator según la invención con haces de conductores insertados;

Fig. 3b una parte de las ranuras del estator según la invención (alternativa) con haces de conductores insertados;

Fig. 3c una construcción conocida de un devanado de estator;

Fig. 3d una construcción conforme a la invención de un devanado de un estator;

Fig. 4 de modo simplificado, un dispositivo portante conforme a la invención en una vista lateral;

Fig. 5 una vista frontal de un dispositivo portante; y

Fig. 6 la disposición de dispositivos portantes y de un estator para la fabricación de un devanado de estator conforme a la invención.

En la Figura 1, el símbolo de referencia 10 designa el estator, que en el contorno interior presenta ranuras 12 que se extienden en la dirección axial. Esta es la forma de construcción más habitual de un generador. El rotor (no representado) se encuentra en el interior...

1. Instalación de energía eólica con un generador con una potencia de varios 100 kW y que presenta un estator (10), en el que en el contorno interior o exterior están conformadas ranuras (12) distanciadas entre sí para el alojamiento de un devanado de estator (40), caracterizada porque el devanado está arrollado de modo pasante sin interrupción.

2. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada por medio de un estator (10) con al menos dos devanados de fase (41, 42) arrollados de modo pasante.

3. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en el interior de una ranura están dispuestos únicamente devanados de una fase (P₁).

4. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque están dispuestos devanados de ranuras contiguos de diferentes fases (P₁-P₆).

5. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el devanado de una fase (P₁) está formado por al menos un haz de conductores (20), estando formado un haz de conductores por una pluralidad de conductores (22) aislados entre sí.

6. Instalación de energía eólica según la reivindicación 5, caracterizada porque en una ranura (12) están dispuestos al menos dos haces de conductores (20) uno sobre otro.

7. Instalación de energía eólica según la reivindicación 6, caracterizada porque en las ranuras (12) en las que están dispuestos varios haces de conductores (20), las capas de los haces de conductores superiores e inferiores están intercambiadas en un orden prefijado.

8. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en cada ranura (12) están introducidos dos devanados (24).