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Investigación sobre la distribución de temperatura de una gran turbina eólica de accionamiento directo síncrono de imán permanente

Autores: Huang, Zhengjun; Liu, Quan; Hao, Yuxin

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Investigación sobre la distribución de temperatura de una gran turbina eólica de accionamiento directo síncrono de imán permanente


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Turbina eólica
Eficiencia de conversión
Energía térmica
Modo de enfriamiento
Distribución de temperatura
Modelo de acoplamiento de campo magnético-térmico-flujo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 34

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Un aerogenerador es un mecanismo de conversión que transforma la energía eólica en energía eléctrica, pero la eficiencia de conversión no puede alcanzar el 100%, por lo que existe una pérdida parcial. Estas pérdidas se convierten en energía térmica, lo que a su vez provoca que el aerogenerador se caliente y afecte el rendimiento del generador. Por lo tanto, el análisis del campo de refrigeración y temperatura de los aerogeneradores es muy importante. En este documento, se establece un modelo de análisis electromagnético utilizando los parámetros de un aerogenerador de 4 MW; las pérdidas de cada parte del generador bajo carga nominal y condiciones de cortocircuito trifásico se calculan, respectivamente; y la fuente de calor se importa al software de trabajo Fluent para determinar el modo de refrigeración, con el fin de obtener el modelo de acoplamiento de campo magnético-térmico de flujo de un aerogenerador de accionamiento directo síncrono de imán permanente. Se obtiene la distribución de temperatura y el aumento de temperatura del generador. Bajo condición de carga nominal, el aumento de temperatura máximo general del aerogenerador es de 41.4 gradosC, aproximadamente a 180 mm cerca del lado de salida de fluido, que es tan alto como los aumentos de temperatura de los devanados, ya que el devanado es el cuerpo principal que se calienta. El aumento de temperatura máximo del modelo del rotor y del modelo de imán permanente es de aproximadamente 36 gradosC. Bajo la condición de cortocircuito trifásico, la distribución de temperatura de cada componente es similar a la de la condición de carga nominal, y la temperatura cerca de la entrada de fluido es baja; la más baja es solo 29.8 gradosC. A mayor temperatura en la salida del fluido, pero no cerca de ella, mayor es la temperatura cuando está a unos 180 mm de distancia del lado de salida del fluido. La diferencia de temperatura en la misma longitud axial es relativamente grande, con una diferencia de temperatura máxima de aproximadamente 120 gradosC. La distribución de temperatura y el aumento de temperatura del generador son independientes de las condiciones de operación, que afectan principalmente al valor. Además, a través de la verificación experimental, el error mínimo bajo condición de carga nominal es del 1.05%, el error máximo es del 3.3%, y el error promedio es del 2.30%. El error mínimo bajo la condición de cortocircuito trifásico es del 1.5%, el error máximo es del 3.62%, y el error promedio es del 2.26%. La diferencia con los requisitos del rango de error de ingeniería es pequeña, lo que indica la efectividad razonable y efectiva de este método. Este estudio tiene como objetivo proporcionar una sólida referencia para analizar la refrigeración y el campo de flujo térmico magnético y un análisis de acoplamiento de los aerogeneradores de accionamiento directo.

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