Rüzgar enerjisi, multi megavatlık kapasitelere ulaşan türbinler ve 150 metreyi aşan rotor çaplarıyla küresel yenilenebilir enerji karışımının temel taşı haline geldi. Her rüzgar türbini motor bölmesinin içinde, statoru elektromekanik mühendisliğinin bir anıtı olan bir jeneratör (genellikle çift beslemeli endüksiyon jeneratörü (DFIG) veya doğrudan tahrikli sabit mıknatıslı senkron jeneratör) bulunur. Bu devasa jeneratörler için stator sargısı, büyük kesitli bakır iletkenleri, çok tonlu çekirdek yığınlarını ve en yüksek güvenilirlik standartlarını işleyebilen ağır hizmet tipi stator sargı makineleri gerektiren zorlu bir üretim zorluğudur. Bu makale, rüzgar türbini stator sarma ekipmanı dünyasına ve bu dev yeşil enerji devlerinin onlarca yıl boyunca kusursuz bir şekilde çalışmasını nasıl sağladığına odaklanıyor.
Küçük motorların aksine, rüzgar türbini jeneratör statörleri, mika bazlı bantlar ve reçine sistemleriyle yalıtılmış, çok sayıda dikdörtgen bakır iletken telinden yapılmış şekillendirilmiş bobinler veya Roebel çubukları kullanır. Bununla birlikte, bazı orta menzilli ve DFIG jeneratörlerinde, yuvarlak veya dikdörtgen mıknatıs teli kullanan rastgele sarımlı dağıtılmış sargılar hala yaygındır. Bu uygulamalara yönelik stator sarma makinesi, önceden oluşturulmuş bobinleri yerleştiren veya bunları doğrudan çekirdek yuvalarına saran, amaca yönelik olarak üretilmiş bir portal tarzı veya döner döner tabla sistemidir.
Doğrudan bobin yerleştirme için makine, bobinleri stator yuvalarına itmek üzere hidrolik veya servo-elektrik aktüatörler kullanır. Yuva kaplamaları ve ayırıcılar önceden monte edilmiştir ve sarma makinesi, yalıtıma zarar vermeden bobin bacaklarını dikkatli bir şekilde yerine yönlendirir. Daha sonra bobinleri sabitlemek için takozlar çakılır. Bu süreç yüksek derecede koordinasyon ve güç kontrolü gerektirir; modern stator sarma makineleri, bobinlerin doğru şekilde yerleşmesini sağlamak için basınç dönüştürücüler ve lazer hizalama kullanır. Tam olarak yerleştirilmeyen bir bobin, hava ceplerine, kısmi boşalmaya ve sonuçta yalıtım arızasına yol açar; bu, yerden 100 metre yüksekte bir motor bölmesinde kabul edilemez bir risktir.
Telin statora sürekli sarılması için makine, stator indekslendiğinde teli besleyen büyük bir döner kol kullanabilir. Çekirdeklerin ağırlığı birkaç ton olabileceğinden, stator sarma makinesinin masif, sağlam bir tabana ve iş parçasını düzgün bir şekilde döndürebilecek hassas yataklara sahip olması gerekir. Ağır telin sarım gerilimi, yoğun bir bobin oluşturacak kadar yüksek olmalı, ancak izolasyon gerilimini önlemek için hassas bir şekilde kontrol edilmelidir.
Rüzgar türbini jeneratörleri orta voltajda (tipik olarak 690V ila 3300V) çalışır ve şebekeye bağlı sistemler, konvertör anahtarlamasından ve yıldırım çarpmasından kaynaklanan voltaj artışlarına maruz kalır. Stator sarma makinesinin yalıtım bütünlüğünün korunmasındaki rolü abartılamaz. Sarma işlemi boyunca dönüş yalıtımında herhangi bir çentik, aşınma veya bükülmeden kaçınılmalıdır. Bazı makineler, herhangi bir ihlali meydana geldiği anda tespit etmek için sarma sırasında düşük voltajlı DC testi uygulayan sürekli izolasyon izleme sistemiyle donatılmıştır. Bir arıza tespit edilirse makine derhal durur ve sargı operatörünün bobin tamamen yerleştirilmeden önce yalıtımı onarmasına olanak tanır.
Uç sargıların oluşturulması ve bobinlerin destek halkalarına bağlanması da kritik adımlardır. Modern sarma makineleri, bobin uzantılarını sıkı bir şekilde bağlamak için polyester veya fiberglas kordon kullanan otomatik bağlama istasyonlarını entegre ederek jeneratörün çalışması sırasında elektromanyetik kuvvetlerin neden olduğu hareketi önler. Bu kuvvetler ızgara arızaları sırasında çok büyük olabilir, bu nedenle bağlama düzeni ve gerginlik dikkatle kontrol edilir.
Açık deniz rüzgar uygulamalarında doğrudan tahrikli PM jeneratörleri, dişli kutusunu ortadan kaldırdıkları için düşük bakım gereksinimleri nedeniyle tercih edilir. Statorları çok geniş bir çapa (birkaç metre) ve yüksek kutup sayısına sahiptir. Doğrudan tahrikli bir PM jeneratörü için stator sargısı genellikle bir iğne sarma makinesi kullanılarak tek tek, bölümlü dişlerin sarılmasını ve ardından dişlerin bir halka halinde birleştirilmesini içerir. Bu bölümlere ayrılmış yaklaşım, yüksek yuva doldurma ve daha kolay kullanım sağlar. Her segment için kullanılan stator sarma makinesi, bir metreden fazla diş uzunluğuna uyum sağlayabilen, hassas bir şekilde teleskoplanıp geri çekilen bir tel kılavuza sahip özel bir iğne sarıcıdır. Makine, her büyük dişin aynı sarım yerleşimini almasını sağlar; bu da jeneratörün manyetik dengesi için çok önemlidir.
Büyük stator bobinlerinin manuel olarak sarılması ergonomik açıdan tehlikeli ve tutarsızdır. Ağır hizmet tipi stator sarma makineleri, bobinlerin kaldırılması ve yerleştirilmesi, yalıtımın kesilmesi ve takozların uygulanması gibi fiziksel olarak en zorlu görevleri otomatikleştirir. İşbirlikçi robotlar (cobot'lar) bu makinelerin yanında giderek daha fazla çalışıyor ve tel yönlendirme ve malzeme taşıma gibi görevleri yerine getiriyor. Makinenin kontrol sistemleri, operatörleri hareketli parçalardan korumak için güvenlik kilitleri ve ışık perdeleri içerir ve endüstriyel üretimin katı güvenlik standartlarını karşılar.
Rüzgar türbini jeneratörlerine yönelik ağır hizmet tipi stator sarma makinesi, kaba kuvveti hassas hassasiyetle birleştirir. Masif bakır iletkenleri güvenilir bir şekilde yönetir, yüksek voltaj yalıtımını korur ve minimum müdahaleyle 20 yıl veya daha uzun süre güç üretmesi gereken rüzgar türbinlerinin hatasız çalışmasına katkıda bulunur. Rüzgar enerjisi katlanarak büyümeye devam ederken, bu jeneratörlerin kalbini kuran makineler, sürdürülebilir enerji zincirinde kritik bir halka olmaya devam edecek ve kanatların her dönüşünde temiz güç vaadinin yerine getirilmesini sağlayacak.
